BIODIVERZITA ROSTLINNÝCH A ŽIVOČIŠNÝCH SPOLEČENSTEV (KONCEPT VÝUKY)

Transkript

1 MILESTONE 07 BIODIVERZITA within the framework of the EU-funded project "ACT WELLL!" BIODIVERZITA ROSTLINNÝCH A ŽIVOČIŠNÝCH SPOLEČENSTEV (KONCEPT VÝUKY) Petr Horák Brno, November 2014

2 LIPKA-ŠKOLSKÉ ZAŘÍZENÍ PRO ENVIRONMENTÁLNÍ VZDĚLÁVÁNÍ Lipová 20, Brno MILESTONE 07 BIODIVERZITA within the framework of the EU-funded project "ACT WELLL!" BIODIVERZITA ROSTLINNÝCH A ŽIVOČIŠNÝCH SPOLEČENSTEV (KONCEPT VÝUKY) OBSAH 3 ÚVOD 5 OBECNÁ EKOLOGICKÁ ČÁST 6 BOTANICKÁ ČÁST 8 ZOOLOGICKÁ ČÁST 12 FYTOCENOLOGICKÝ SNÍMEK 14 ZOOLOGICKÝ PRŮZKUM 16 INFORMAČNÍ ZDROJE Horák November '

3 ÚVOD Předpokládaný časový harmonogram Společná teoretická část 1 h Fytocenologické snímky 2,5 h Stanovení diverzity botanických snímků 1 h Kvalitativní a kvantitativní charakteristika epigeonu 1,5 h Charakteristika společenstva motýlů 0,5 h Stanovení diverzity zoologických snímků 1 h Závěrečné hodnocení biodiverzity obou lokalit 0,5 h Celková časová dotace 8 h Způsob hodnocení Dosažení vzdělávacích cílů bude u účastníků ověřeno výsledným srovnáním biodiverzity, srovnávaných lokalit. Nadstavbově mohou být hodnoceny další aspekty programu ve složitější variantě. Pomůcky Modul kombinuje úvodní výuku v učebně s prací v terénu. Je situován pro okolí Střediska ekologické výchovy v Krásensku, může však být realizován kdekoli v České republice. Pro studium biodiverzity je nezbytné realizovat kurz v průběhu vegetační sezóny. V alternativním území je třeba předem vytipovat jeden přírodní nebo přírodě blízký biotop (např. polokulturní louka, travnatá mez, lesní lem) a jeden kulturní biotop (pole, kulturní louka, rumiště). Na těchto dvou stanovištích budou terénní činnosti a výuka probíhat. Horák November '

4 Materiální vybavení bude zahrnovat určovací příručky (minimálně Korbel a kol., 2003, Krejča, Korbel /eds./ 2001), terénní lupy, popř. binokulární mikroskopy, GPS, provaz a kolíky na vymezení studované plochy, PET láhve s kelímky na zemní pasti, síťky pro odlov motýlů, sítka, bílé třídící misky, entomologické pinzety, konzervační tekutinu (4%-ní formalín, 70%-ní etanol), pracovní listy. Pro úvodní část je vhodný dataprojektor s počítačem. V případě rozložení účastníků kursu do více pracovních skupin je nezbytné zmnožit materiální vybavení podle počtu skupin. programu. Součástí metodických materiálů jsou pracovní listy potřebné pro realizaci Rizika programu Pro splnění časového rozvrhu kursu lze diferencovat experimentální práci pro jednotlivé pracovní skupiny a tak propojit kompetence sociální a personální spolu s kompetencemi komunikativními. Horák November '

5 OBECNÁ EKOLOGICKÁ ČÁST teoretický úvod, definice biodiverzity, rozdíly mezi alfa, beta a gama diverzitou, metodika studia biodiverzity, příklady, jak je tato charakteristika dále využívána v ochranářské praxi (1 hod) Biodiverzitu nejčastěji vyjadřujeme jako druhovou bohatost neboli počet druhů na určitém území v určitém čase. Naproti tomu genetická diverzita představuje genovou rozmanitost populací a druhů. Je zcela nepostradatelná pro udržení evolučních procesů jednotlivých druhů. Podporuje adaptační mechanismy druhu s měnícími se životními podmínkami. Studium genetické diverzity zahrnuje výzkum genomů a pro studium biodiverzity využívá molekulárních markerů. Ekosystémová diverzita vymezuje rozdíly mezi ekosystémy. S její pomocí lze klasifikovat rozdíly mezi různými biomy, vegetačními typy i biotopy. V rámci druhové rozmanitosti, nesprávně často povyšované na jediný ukazatel diverzity celkové, rozlišujeme alfadiverzitu, která charakterizuje druhovou početnost na malém území. Je využívána pro srovnání druhové početnosti v odlišných přírodních společenstvech. Vyšší alfa diverzitu tj. druhovou bohatost má tedy biotop, kde najdeme vyšší počet druhů. Zpravidla bývá porovnávána druhová bohatost na stejně velkých plochách. Betadiverzita vyjadřuje změnu druhového složení společenstva společně se změnou některého z gradientů prostředí, např. nadmořské výšky. Pro stanovení beta-diverzity se porovnávají druhová složení dvou a více ploch. Gama-diverzita charakterizuje druhovou rozmanitost velkého území. Počet biologických druhů, vztažený k určitému území, jednoduše charakterizuje diverzitu. K tomu poslouží tzv. indexy: alfa index - poslouží k prostému srovnání dvou rozdílných biocenóz. beta index gama-index Všechny tři výše uvedené indexy spolu souvisí. Neplatí ale nutně pravidlo, že vyšší alfa diverzita na ploše musí nutně znamenat i vyšší beta diverzitu biotopu a že porosty s nízkou alfa diverzitou jsou nutně méně hodnotné. Např. relativně nižší počet druhů cévnatých rostlin najdeme v rákosině než ve stepním trávníku, přesto je rákosina přirozený břehový porost s významnou funkcí v krajině. Metodika terénních aktivit Horák November '

6 BOTANICKÁ ČÁST zápis dvou fytocenologických snímků Budou zapsány dva fytocenologické snímky, jeden v přirozeném biotopu a jeden v kulturním biotopu. Bude vytyčena plocha o rozloze 1x1 m a na ní bude zaznamenán výskyt všech druhů vyšších rostlin. Abundance druhů bude vyhodnocena pomocí odhadní Braun-Blanquetovy stupnice abundance a dominance. Neznámé rostliny budou determinovány s pomocí určovacích příruček (2 hod) Studovat vegetaci lze především v průběhu vegetační sezony. Pro zdařilý výsledek je nezbytné pracovat v průběhu fenologického optima většiny druhů na ploše. V případě trávníků je to druhá polovina května, červen a červenec. Na kulturních loukách lze pracovat jednodušeji před sečí. Studenti budou pracovat s pomocí pracovního listu, přiloženého na konci tohoto materiálu. Pro stanovení přesné polohy plochy v krajině použijí přístroj GPS, pro vytyčení plochy si vyberou homogenní porost, který ohraničí předem připraveným provázkem. K determinaci rostlin použijí jakékoli atlasy a klíče. Nejvhodnější je atlas Velká kniha rostlin (Krejča a kol. 2003) a botanický klíč (Kubát a kol. 2002). S determinací musí studentům pomáhat lektor, tak aby studenti byli schopni rozpoznat důležité determinační znaky. stanovení alfa diverzity obou snímků Prostým součtem všech nalezených druhů na ploše bude stanovena druhová bohatost (alfa diverzita), získané údaje budou porovnány mezi oběma biotopy. Zájemci se navíc seznámí s dalšími možnostmi vyhodnocení, např. zjištění výskytu nepůvodních druhů rostlin, což je dalším kritériem pro hodnocení zachovalosti porostu. (1 hod) Horák November '

7 a) jednodušší varianta studenti na ploše nezaznamenávají pokryvnosti jednotlivých druhů, ale zapisují jen výskyt. Pokud druh nejsou schopni pojmenovat, lze rostliny označit pracovním názvem (kytka 1, kytka 2 atd.). Pro stanovení alfa diverzity mezi dvěma porosty to postačí b) složitější varianta studenti na ploše zaznamenají všechny druhy a u každého odhadnou pokryvnost pomocí kombinované Braun-Blanquetovy stupnice abundance a dominance (Příloha 2; Moravec a kol. 1994). Druhy s pokryvností vyšší než 2 (tj. pokryvnost vyšší než 25 %) jsou chápány jako dominanty. c) s pomocí článku (Pyšek a kol. 2012), který je volně dostupný na webových stránkách časopisu Preslia lze stanovit, které z nalezených druhů na ploše jsou v České republice původní a které jsou nepůvodní tedy člověkem zavlečené. d) s pomocí článků (Danihelka a kol a Grulich 2012) opět volně dostupných na webu časopisu Preslia lze stanovit, zda některý z námi nalezených druhů rostlin nepatří mezi ohrožené druhy České republiky. výsledné zhodnocení botanické části Výsledné zhodnocení závisí na použitém postupu. Minimálním zjištěním by měla být hodnota alfa diverzity trávníku a plevelové vegetace okraje pole. Horák November '

8 ZOOLOGICKÁ ČÁST zhodnocení dvou dílčích živočišných společenstev epigeon Odlovná metoda je prováděna pomocí zemních pastí instalovaných ve vyšetřovaném biotopu určitý čas, nejlépe celou sezónu. Se zkrácením lovného působení pasti se snižuje i pravděpodobnost ulovení epigeické fauny a tím i velikost úlovku. Doba expozice pastí pro účely biomotoringu prostřednictvím epigeické fauny byla minimalizována na 1 noc. Pasti instalují frekventanti kursu v předvečer dne plnění úkolů stanovení biodiverzity. Pro jejich přípravu použijí 3 běžné nápojové PET-láhve stejného průměru oříznuté dle vzoru (Obr. 1 lze nahradit umělohmotovými kelímky) s vloženými kelímky od jogurtu (vymytými, lze nahradit jinou sběrnou nádobkou, např. oříznutou menší PET-lahví). Oříznuté hrdlo poslouží jako trychtýř pro omezení odlovu obratlovců. Pasti frekventanti kurzu nastraží zakopáním v linii ve standardní vzdálenosti 10 m od sebe tak, aby oba horní seříznuté okraje pasti se kryla a tento okraj vystupoval nad povrch půdy (zarovnání povrchu rýčkem vyhrabanou zeminou). Až po vysypání napadané zeminy umístí do sběrného kelímku malé množství konzervační tekutiny (4%-ní formalín) a dokončí umístění trychtýřovité horní části láhve. Práce s formalínem vyžaduje obezřetnost (nejlépe v rukavicích bez dýchání výparů). Stejným způsobem instalují shodný počet zemních pastí zástupci druhé skupiny na vybrané agrocenóze. Pasti je možno přikrýt stříškou, která nesmí omezovat průnik epigeonu k pastem. Úlovek epigeonu bude vybrán následující den v rámci botanického a zoologického dopoledního průzkumu lokality. Lokalitu upraví frekventanti do původní podoby a zbytky pastí odnesou do odpadu. Soustředěný úlovek všech tří pastí z biotopu bude před determinací pomocí sítka převeden do etanolové fixace (70 %) a následně roztříděn (pohodlně v laboratoři) nejlépe měkkými entomologickými pinzetami na bílé misce. Sběry budou opatřeny lokačními štítky (s datem, legátory a soupisem úlovku). Horák November '

9 Pozdější povrch půdy Konzervační tekutina Obr. 1: Znázornění zemní pasti před její instalací Tříděné skupiny: roupice žížalovití stejnonožci pavouci stonožky mnohonožky chvostoskoci střevlíkovití brouci se specifikací velkých střevlíků r. Carabus drabčíkovití brouci vrubounovití brouci mravenci Horák November '

10 Ze získaných výsledků vyjádří účastníci kurzu diverzitu epigeonu obou stanovišť. a) jednodušší varianta Prostým součtem všech nalezených druhů na ploše a zhodnocením počtu jedinců v taxonech bude stanovena druhová bohatost (alfa diverzita), získané údaje budou porovnány mezi oběma biotopy. Stejné srovnání provést u velkých druhů střevlíků r. Carabus (např. Krejča, Korbel /eds./ 2001). b) složitější varianta Diverzita epigeonu obou stanovišť bude vyjádřena prostřednictvím výpočtu diverzity H. Lze doplnit dalšími charakteristikami. společenstvo motýlů stanovení diverzity společenstva motýlů Společenstvo motýlů bude hodnoceno metodou censu (počítání) na zvolených plochách. Kvalitativní zastoupení druhů bude zhodnoceno v širším pohledu celého společenstva motýlů a užším pohledu vyčleněním vybraných druhů (viz seznam 17 celoevropsky sledovaných druhů Příloha III). Pro určení neznámých a obtížně detekovatelných druhů je nezbytná determinace (např. Krejča, Korbel /eds./ 2001, lze i jiné) po ulovení jedince entomologickou sítí a jeho následným vypuštění s minimálním poškozením. Oba postupy budou realizovány jak na experimentální ploše polopřirozeného trávníku, tak i na srovnatelné ploše agrocenózy. Ze získaných výsledků vyjádří účastníci kurzu diverzitu společenstva motýlů obou stanovišť. a) jednodušší varianta Prostým součtem všech nalezených druhů motýlů na ploše bude stanovena druhová bohatost (alfa diverzita), získané údaje budou porovnány mezi oběma biotopy. b) složitější varianta Diverzita společenstva motýlů obou stanovišť bude vyjádřena prostřednictvím výpočtu diverzity H. Horák November '

11 Pomocí determinační literatury motýlů (např. Krejča, Korbel /eds./ 2001) stanovit rozdílné zastoupení indikačních druhů motýlů na obou lokalitách. výsledné zhodnocení zoologické části Výsledné zhodnocení závisí na použitém postupu. závěrečná (ekologicko-environmentální) část lokalitách. Společná problematika výsledného zhodnocení biodiverzity na srovnávaných Horák November '

12 FYTOCENOLOGICKÝ SNÍMEK Postup při zapisování fytocenologického snímku Kdy snímkovat? Nejlépe ve fenologickém optimu Co zapisovat? Zapisujeme všechny cévnaté rostliny. Většinou se zaznamenávají také terestrické (tj. na zemi rostoucí mechy a makroskopické lišejníky). Nezapisují se řasy, houby, mikrolišejníky, epifytické mechorosty a lišejníky) Jak zapisovat? Cévnaté rostliny zapisujeme do jednotlivých pater: stromové patro (E3) dřeviny vyšší než 3 m keřové patro (E2) dřeviny vyšší než 1 m a nižší než 3 m bylinné patro (E1) byliny a dřeviny nižší než 1 m (např. brusnice borůvka, semenáčky stromů se zapisují do bylinného patra Pozn. pokud se jeden druh objevuje ve více patrech, zapisujeme ho opakovaně Určujeme pokryvnost jednotlivých druhů pomocí odhadní stupnice pokryvnosti (zvlášť pro každé patro) Horák November '

13 Pracovní list: zápis fytocenologického snímku Datum: Lokalita: Vegetační typ: GPS nadmořská výška: odchylka: zeměpisná šířka (Lat N): zeměpisná délka (Long E): Velikost plochy: Orientace: Sklon svahu: Pokryvnost: E3: E2: E1: E0: skály+kameny: listový opad: holá půda: Výška porostu: E3 (m): E2 (m): E1 (cm): Druhy: Horák November '

14 ZOOLOGICKÝ PRŮZKUM Pracovní list: zoologická část Datum: Lokalita: GPS nadmořská výška: zeměpisná šířka (Lat N): odchylka: zeměpisná délka (Long E): Složení epigeonu Charakteristika odlovů: pastí se sponem m Sekundární trávník Agrocenóza Taxon n % n % roupice žížalovití stejnonožci pavouci stonožky mnohonožky chvostoskoci střevlíkovití brouci celkem z toho r. Carabus drabčíkovití brouci vrubounovití brouci mravenci Celkem N taxonů H = Horák November '

15 Společenstvo motýlů Taxon (luční indikátory zvýrazni) Bělásek Sekundární trávník Agrocenóza n % n % Babočka Hnědásek.. Perleťovec. Okáč.. Modrásek... Soumračník Celkem N taxonů H = Horák November '

16 INFORMAČNÍ ZDROJE Boháč, J. (online) Boleslavová, E., 2013: Biodiverzita vybraných epigeických bezobratlých na golfovém hřišti Kaskáda u Kuřimi. DP depon. Agronom. Fak. Ústav zool., rybář., hydrobiol. a včel. MU v Brně, Brno, 59 str. Danihelka, J., Chrtek, J. Jr. & Kaplan, Z. (2012): Checklist of vascular plants of the Czech Republic. Preslia 84: Grupách, V. (2012): Red List of vascular plants of the Czech Republic: 3rd edition. Preslia 84: Hůrka, K., Veselý, P. & Farkač, J., 1996: Využití střevlíkovitých (Coleoptera: Carabidae) k indikaci kvality prostředí. Klapalekiana, 32: Chytrý, M., Kučera, T., Kočí, M., Grupách, V., Lustyk, P. (eds.) 2010: Katalog biotopů České republiky. 2. vyd. AOPAK, Praha. 445 s. Kolektiv, 2005: Strategie ochrany biologické rozmanitosti České republiky. MŽP, 114 str. Kol., 2013: The European Grassland Butterfly Indicator: EEA Technical report, No 11/2013, Europian Environmnet Agency, pp. 34. ISBN Krejča, J. a kol., (2003): Velká kniha rostlin, hornin, minerálů a zkamenělin. 3.vyd. Príroda, Bratislava. 384 s. Krejča, J., Korbel, L. (eds.), 2001: Velká kniha živočichů. 3.vyd. Príroda, Bratislava. 344 s. Kubát, K., Hrouda, L., Chrtek, J. jun., Kaplan, Z., Kirschner, J. & Štěpánek, J.(eds.), (2002): Klíč ke květeně České republiky. Academia, Praha, 927 s. Horák November '

17 Laštůvka Z., Krejčová P., 2000: Ekologie. Konvoj, Brno, 185 s. Losos B., 1984: Ekologie živočichů. Státní pedagogické nakladatelství, Praha, 316 s. Moravec, J. a kol. (1994): Fytocenologie. Academia, Praha, 403 str. Nenadál, S. (1993): Využití střevlíkovitých (Coleoptera, Carabidae) k bioindikaci kvality životního prostředí. Přírodověd. Sbor. Západomor. Muz. V Třebíči, 19: Pyšek, P., Danihelka, J., Sádlo, J., Chrtek, J. Jr., Chytrý, M., Janošík, V., Kaplan, Z., Krahulec, F., Moravcová, L., Pergl, J., Štajerová, K. & Tichý, L. (2012): Catalogue of alien plants of the Czech Republic (2nd edition): checklist update, taxonomic diversity and invasion patterns. Preslia 84: Horák November '