EKOLOGICKÉ PRINCIPY A ZÁKONITOSTI

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "EKOLOGICKÉ PRINCIPY A ZÁKONITOSTI"

Vlastimil Bílek
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 EKOLOGICKÉ PRINCIPY A ZÁKONITOSTI Alena Ševců Centrum pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace, alena.sevcu@tul.cz, tel

2 Obsah: Ekologie jako věda. Základní ekologické pojmy a principy. Sloţky ţivotního prostředí, cykly základních prvků a sloučenin v biosféře.

3 Ekologie jako věda Ekologie - oikos+logos, 1866 Ernst Haeckel Zdroj: wikipedia

4 Ekologie jako věda Obor o interakcích mezi organizmy navzájem a jejich ţivotním prostředím (minulým, přítomným a budoucím). toky energie a látek v ekosystémech ovlivnění organismů prostředím a prostředí organismy uspořádání společenstev struktura a dynamika populací mezidruhové interakce

toky energie a látek v ekosystémech ovlivnění organismů prostředím a

5 Některé populace mohou mít zásadní vliv na svoje prostředí Ţijeme nyní, ale vše je důsledkem vývoje, ekologie zahrnuje minulost, přítomnost i budoucnost prostředí Environmentální vědy ekologie Poznatky získané studiem ekologie se mohou pouţít v environmentálních vědách (studium působení člověka na ţivotní prostředí a naopak, vyuţití přírodních zdrojů)

Environmentální vědy ekologie Poznatky získané studiem ekologie se mohou pouţít v

7 Postup při výzkumu nějakého jevu 1. Pozorování, popis hypotéza 2. Experimenty, testování hypotéz 3. Modely (funkce prediktivní a explikativní) Vědy uţívané při studiu ekologie: fyzika, chemie, molekulární a buněčná biologie, fyziologie, evoluční biologie, taxonomie, pedologie, geologie, paleontologie,

Modely (funkce prediktivní a explikativní) Vědy uţívané při studiu

8 APLIKOVANÁ EKOLOGIE - Uţ lovci a sběrači museli znát ekologii vyuţívaných druhů rostlin a ţivočichů. - Dnes je aplikací mnoho, velmi často v ochraně přírody, ale i jinde (biotechnologie, vodní hospodářství,..). - Je důleţité si uvědomit, ţe jednotlivé ekologické zájmy mohou jít proti sobě: zabráním-li periodickým poţárům v savaně, zachráním některé jedince, ale jiným zabráním v přirozené obnově, naruší se dynamika ekosystému, nevyhnutelný poţár potom bude zničující.

- Je důleţité si uvědomit, ţe jednotlivé ekologické zájmy mohou jít proti sobě: zabráním-li periodickým poţárům v

9 Počet slunečných dnů v roce Důleţitost opakovaného měření

10 Základní ekologické pojmy a principy jedinec populace společenstvo biotop (habitat) ekosystém biom biosféra

11 biotop (habitat)

12 ekosystém Ohraničený (víceméně) ekologický systém, který se skládá z organizmů ţijících v určitém prostoru a čase, a z prostředí, s kterým se vzájemně ovlivňují Probíhají zde: Biotické a abiotické procesy Sociální procesy Toky prvků a sloučenin

prostředí, s kterým se vzájemně ovlivňují Probíhají zde:

13 ekosystém biotické sloţky abiotické sloţky Primární producenti, Herbivoři, karnivoři, Omnivoři, detritofágové, Teplota, sráţky, Sluneční záření, Voda, chemické prvky a sloučeniny,..

14 Jednoduchý model ekosystému

15 ekosystém Foley et al. 2005

16 Biomy světa

17 Česká arkto-alpínská tundra

prvky a sloučeniny jsou přijímány autotrofy a přeměňovány na komplexní organické molekuly

18 Biosféra biosféra tenká vrstva kolem Země, kde organizmy interagují s: Atmosférou Hydrosférou Litosférou Kryosférou Christensen, 1991 anorg. prvky a sloučeniny jsou přijímány autotrofy a přeměňovány na komplexní organické molekuly komplexní organické molekuly jsou přeměňovány v potravních řetězcích a částečně uvolňovány zpět jako prvky a anorganické sloučeniny

19 Biodiverzita (biologická rozmanitost) Nejen počet, ale také relativní zastoupení druhů (genů) v určitém prostoru. Ukazatel zdravého ekosystému (různorodost prostředí), diverzita dělá diverzitu Biodiverzitu sniţují negativní zásahy člověka, invazní druhy, přírodní katastrofy

Ukazatel zdravého ekosystému (různorodost prostředí), diverzita dělá

20 rok biologické rozmanitosti (OSN) Kampaň v EU: Biologická rozmanitost záleţitost nás všech Uvědomění si i ekonomických dopadů při ztrátě biodiverzity. Jakým způsobem můţe kaţdý z nás přispět k obnově a zachování biodiverzity?

21 Biodiversity hotspots Myers, N., et al. (2000) "Biodiversity hotspots for conservation priorities." Nature 403:

22 Ekologická stabilita Schopnost ekologického systému přetrvávat i za působení rušivého vlivu a reprodukovat své základní charakteristiky Rezistence schopnost společenstva odolávat narušení Resilience rychlost s jakou se společenstvo po narušení vrátí do původního stavu (nízkou pruţnost má tundra, vysokou eutrofní rybník) Obecně ekologická stabilita klesá se zvyšující se sloţitostí společenstev (ale neplatí to jednoznačně, dříve se naopak věřilo v pravý opak)

23 Toky energie, prvků a sloučenin (biogeochemické cykly) Tok energie a koloběhy látek jsou vzájemně propojené Prostředí ovlivňuje organizmy a naopak organizmy ovlivňují prostředí, ve kterém ţijí

24 Základní termíny Prvky v přírodě - definovaný prostor a mnoţství Zásobník (pool) Výměna prvků mezi zásobníky Zásoba prvků v zásobníku Velikost zásobníků a rychlost toků Tok (flux) Doba zdrţení (residence time) Cyklus ţivin

25 Prostorové měřítko Globální cykly Lokální cykly (ekosystémy a jejich části) - ekosystémy mají různou velikost, z toho vyplývá různá úroveň studia a různé metody studia

26 Prostorové měřítko globální povodí Jak zvyšování CO 2 v atmosféře ovlivňuje fotosyntézu v mořských ekosystémech? Jak skladba stromů v povodí ovlivní kvalitu vody? lesní ekosystém půdní ekosystém Jak kyselé sráţky změní produktivitu lesa? Jak mnoţství bezobratlých ovlivní kvalitu půdy?

27 Časové měřítko Krátkodobé cykly otáčení Země kolem své osy (den a noc) otáčení Země kolem Slunce (sezónnost) Dlouhodobé cykly odchylky v oběţné dráze Země kolem Slunce - změny v radiaci doby ledové interakce CO 2 a litosféry

28 Časové měřítko Krátkodobé (vteřiny, hodiny): sluneční záření a fotosyntéza, sráţky a vlhkost půdy, Sezónní: opadavý les, primární produkce v jezeře,.. Sukcesní: několik měsíců po poţáru, několik let po opuštění lomu Migrační/invazní (roky aţ tisíciletí): spásání porostu, invaze organizmu Evoluční e geologická historie (tisíciletí): vývoj řas a sinic, produkce kyslíku, koloběhy prvků, střídání ledových dob s meziledovými,

29 metry Prostorové měřítko Časové měřítko dny měsíce roky

30 Tok energie v ekosystému Všechny organizmy potřebují prvky a sloučeniny pro svou stavbu a energii pro svou aktivitu Biomasa hmota organizmů na jednotku prostředí (např. t ha -1, g l -1 ) Biomasa rostlin je téměř vţdy větší neţ ostatních organizmů, protoţe rostliny dokáţí fixovat C při fotosyntéze (jsou to primární producenti)

31 Tok energie v ekosystému Primární produkce je rychlost, se kterou se biomasa vytváří (např. J m -2 den -1, mg l -1 den -1 nebo g C m -2 rok -1 ) Hrubá primární produkce je celková fixace energie pomocí fotosyntézy Čistá primární produkce je rozdíl hrubé primární produkce a respirace

32 Čistá primární produkce Zdroj: NASA

33 Tok energie v ekosystému

34 Globální cyklus vody tradiční pohled whoi.edu

35 Globální cyklus vody oceánografický pohled whoi.edu

36 Distribuce vody na Zemi Sladká voda 3 % Slaná voda 97 % Ostatní 0,9 % Podpovrchová 30,1 % Ledovce, permanent ní sníh 68,7 % Povrchové vody 0,3 % Mokřady 11 % Jezera 87 % Zdroj USGS

37 Předantropogenní cyklus uhlíku Krátký cyklus (fotosyntéza a respirace Rozkladné procesy zvětrávání vápenců a fosilní organické hmoty Dlouhý cyklus: Organizmy využívají C z oceánu / atmosféry pro svůj metabolizmus a schránky ropa, plyn, uhlí podzení zásoby Zdroj: ucar.edu

38 Globální cyklus uhlíku hlavní toky a zásobníky Skinner and Porter 1987

39 Globální cyklus dusíku hlavní toky a zásobníky Zdroj ECN Nizozemí

40 Globální cyklus fosforu hlavní toky a zásobníky Před vlivem člověka (Tg P nebo Tg P/ rok) apatit Vliv člověka Zdroj: Filippelli

Podobné dokumenty

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361) Biogeochemické cykly: Pohyb chemických prvků mezi organizmy a