Ekologie obnovy. Teoretické principy Sukcese Plánování obnovy

Transkript

1 Ekologie obnovy Teoretické principy Sukcese Plánování obnovy

2 Sukcese Přirozený vývoj ekosystémů v čase Vyvolaný interakcí mezi organismy a prostředím Do určité míry predikovatelný ekosystémy směřují do stádádi, které nejlépe vyhovuje daným klimatckým a půdním poměrům (klimax) časový rozměr sukcese desítky až stovky let

3

4 Mechanismus sukcese 1. disturbance 2. Migrace 3. Uchycení 4. Competice 5. Reakce 6. Stabilizace Frederic Edward Clements

5 Disturbance a degradace Podobný efekt disturbance zpravidla náhlý jednorázový efekt může být provázen následnou degradací Degradace dlouhodobá často postupná a pomalá ztráta kvality

6 Disturbance a degradace příklad -owergrazing Intensivní pastva vede ke změně druhové skladby rostlin poškození drnu sešlapáváním úbytku živin poklesu pokryvnosti vegetace to vede k erozi snižování hloubky půdy úbytku půdní organické hmoty to vede k neschopnosti plochy podporovat původní vegetaci Poškození pastvin od r 1945

7 plně funkčí managemant Modifikace biotické složky Modifikace abiotického prostědí nefunkční Nepoškozený degradovaný

8 Disturbance Otevírá prostor pro nové druhy Je součástí přirozeného vývoje ekosystémů závisí na její intensitě (primární a sekundární sukcese - spíše kontinuum než kategorie) závisí na frekvenci závisí na načasování

9 Intensita disturbance příklad málo intensivní vz. hodně intensivní požár Půda a dřevitá vegetace nepoškozena shořel pouze opad a byliny popel vede k zvýšení ph a uvolnění živin rychlé obrůstání vegetace mírná eutrofizace, posuns F/B směrem k B Shořely dřeviny i FH vrstva půdy půda ztrácí schopnost zadržovat vodu, eroze, ztráta živin, někdy hydrofobita ztráta semenné banky pomalá obnova stanoviště oligotrofizace

10 Frekvence disturbance Disturbance postihuje všechna společenstva Všechna společensteva jsou závislá na přítomnosti periodicky se opakující disturbance určité intensity v určité frekvenci bezlesá společenstva lavinových svahů kosené nebo pasené louky řada společenstev řízených požárem dokonce i lesní společenstva nástup dřevin může být urychlován disturbancí bylinné a travinné vegetace např. zvěří, hmyzem atp.

11

12

13 Načasování disturbance Ovlivňuje často její intensitu (letní vz zimní požár, jarní vz letní záplava) Ovlivňuje následnou kolonizaci díky koincidenci uvolněné plochy a přísunu diaspor Ovlivňuje následnou kolonizaci díky ovlivnění podmínek po disturbanci jarní vz. podzimní disturbance

14

15 Migrace Je ovlivněna zásobou druhů v okolí, které mohou migrovat na plochu (species pool) zejména v okolí disturbované plochy (3m) migračními bariérami konektivitou s okolní krajinou migrační schopnosti daných druhů (druhy šířené větrem zoochorní, a myrmecochorní se šíří rychleji) migraci ovlivňuje velikost plochy, malé plocha má malou migrační vzdálenost může být rychle kolonizována, velká plocha je velký terč pro dálkové migranty

16 Migrační bariery adults with reduced wings [%] Proporce bezkřídlých nebo krátkokřídlých letu neschopných dvoukřídlých je větší u paty než na vrcholu výsypky P< serie A serie B

17 Vzdálenost prostupnost Migrace z okolní krajiny přítomnost transportních médií, větru, vody, migrace živočichů etc. migrační koridory - koridor v jednom směru může být bariérou v kolmém směru koridor pro jednoho může být bariérou pro druhé

18 Uchycení Ne všichni migranti se uchytí rozhodují o tom abiotické a biotické bariéry na začátku sukcese převažují abiotické bariéry později biotické druh musí být schopen růst a rozmnožovat se na daném místě série faktorů klíčení predace semen, choroby, herbivoři, schopnost využívat podmínky a růst na daném místě

19 B SS T NS shrub & tree number

20 Přírůstek hmotnosti žížal introdukovaných do různých sukcesních stádií 3 2 přírůs tek hmotnosti [g] let 19 let 25 let 48 let Aporectodae caliginosa -3

21 Kompetice Organismy konkurují o zdroje jak se uchycuje na ploše více a více organizmů narůstá jejich vzájemná kompetice Rostliny konkurují hlavně o světlo, vodu a živiny ale o kompetičním vyloučení mohou rozhodnout i jiné faktory v hydrosérii třeba půdní vzduch

22

23 Kompetice Festuca rubra a Calamagrostis epigeios v přítomnosti a nepřítomnosti larev kovaříků Agriotes lineatus 3,5 3 hmotnost [g] 2,5 2 1,5 1 +kovaříci - kovaříci,5 kostřava kořeny kostřava listy třtina kořeny třtina listy

24 Reakce Organismy, které se uchytily na daném místě mění podmínky prosředí změněné podmínky nakonec umožňují uchycení dalších druhů

25 Inženýring a sukcesní změny ekosystému

26 Plant community changes presence humus layer is strongest predictor of these groups (discriminant analysis, backward selection)

27 Topsoil microstructure Early stages of succession depth (cm) mineral spoil leaf litter 2-3 other litter 3-4 faecal pel coprolit 4-5 root 5 1 pores depth (cm) area % Middle stages of succession mineral spoil leaf litter other litter faecal pel coprolit root pores area % Late stages of succession depth (cm) -1 mineral spoil leaf litter other litter faec al pel coprolit root pores area % 1

28

29 Effect of SOM accumulation on soil water budget 6 % of volume of soil WHC FC WP without fauna with fauna

30 Celková nadzemní biomasa [g] g Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Aboveground biomass ab a ab b 46 LotuCorn AgroCapi TrifMedi ArrhElat 17Ž PlanLanc CentJace Ž Stáří Substrate substrátu age Celková biomasa kořenů [g] g Belowground Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy biomass ab a ab b. I Z I II V

31 Total above ground biomass [g] no litter litter A. glutinosa litter C. epigejos litter S. caprea Presence of earthworms willow grass alder no litter

32 grams per pot Fabaceae Poaceae without e arthworm s other groups earthwo rm s total

33 Stabilizace V principu podobná reakci avšak organismy, které se uchytily na daném místě mění podmínky prostředí takovým způsobem že zvětšují šanci uchycení sebe samých

34 Sukcese živočichů přítomnost živočichů na daném místě je často více dána vegetací, která určuje potravní zdroje a zejména strukturu stanoviště než vzájemnou konkurencí druhů živočichů

35 Mosaika mikrostanovišť na úhoru opuštěnm v roce 1991 Frouz, J., Res. Popul. Ecol. 39(2): and unub. data

36 Úhor nedaleko Českých Budějovic - DCA společenstvo larev dvoukřídlých Diptera Struktura společenstva je více ovlivněna typem habitatu než stářím plochy Calamagrostis má menší hustotu populace a diversitu než ostatní habitatty tipické pro střední stádia sukcese Biomasa také klesá se stářím úhoru 25 2 ind m Open Calamagrostis Melilotus Trifolium Other Ceratopogonidae Sciaridae Empididae Stratiomidae Tipulidae Chironomidae Cecidomyiidae

37 Některé skupiny preferují mladší sukcesní stádia jako Chironomidae nebo Tipulidae Chironomidae ind m Tipulidae ind m -2 Chironomidae Tipulidae Chironomidae and Tipulidae na opuštěním poli u Vodňan opustěném v roce 1985 Frouz, J., Eur. J. Soil Biol. 33:

38 Chironomidae - v různých mikrohabitatech a během stárnutí úhoru ind.m a Smittia aterrima oviposice b b b Open Trifolium Melilotus Calamagrostis ind trap -1 1days Let dospělců Open Trifolium Melilotus Calamagrostis larval abundance ind m open cover % Preference otevřených stanovišť pro vývoj larev koresponduje s letem a ovyposiční preferencí dospělců. Důvodem může být vysoká abundance řas sinic a protonemat mechů, které jsou oblíbenou potravou larev Frouz, J., Res. Popul. Ecol. 39(2): Frouz, J., Olejnicek, J., Biologia, Bratislava 54:

39 Chironomidae suburban fallow abundance ind m open hab. cover % larval abundance ind m open cover % Open Calamagrostis Jestliže je preferovaný habitat hojnější larvy jsou hojnější také v ostatních habitatech Pro to aby se živočich uchytil musí být přítomen kritický habitat (nebo habitaty) i když se zvíře často i jinde Frouz, J., Res. Popul. Ecol. 39(2): Frouz, J., Kindlman, P., 21. Oikos 93: 5-58.

40 Interaction between habitats Malacky - post fire sucession EU Mo Sa Disturbed by wild fire in spring 1992

41 a Chironomidae suburban fallow - habitat interaction b 15 months 1 c 5 1st instar 2nd instar 3rd ins tar 4th ins tar abundance ind m open hab. cover % Open Calamagrostis I-II III IV V phase of last instar [%] ins tars [%] larval abundance [ind m -2 ] abundance [ind m -2 ] March June October open dense

42 s urvival rate [% ] habitat A generation habitat B A B abundance [ind m -2 ] a Parameter Data fitted Observed Frouz 1994a Frouz 1997b parameter values Initial number of 62 2 colonisers Eggs per female ±16.7 ( 114) abundance [ind m -2 ] generations b Survival in A, saw [%] (sas = ) Survival in B sbs = sbw [%] 5 71 c close to zero Preference for A [%] model observed

43 Živočichové často potřebují více než jeden habitat, ale specifickou mosaiku různých stanovišť pro různé činnosti

44 RDA- ants on post mining heaps

45 Soil macrofauna post mining heapsc

46 Kromě struktury vegetace často ovlivňuje uchycení a sukcesy živočichů také akumulace opadu na povrchu půdy a rozvoj vrchních horizontů půd

47 Definovat problém Plánování obnovy Identifikovat jeho příčiny Stanovit cíle (referenční ekosytém) Plánování zásahů Monitoring

48 managemant Modifikace biotické složky plně funkčí Modifikace abiotického prostědí nefunkční Nepoškozený degradovaný

49 Kde obnovovat ekosystémy?

50 Disturbované plošky v méně disturbované matrici nebo naopak?

53

54 průzkum Je populace ohrožená Limitující je plocha Limitující je konektivita Limitující je kvalita stanoviště Jedno stanovište (Management) Více Stanovišť mosaika implementace

55 Nicméně jsou i praktické pohledy Kde je to optimální kde je to možné např. máme možnost danou plochu koupit etc. Ale je také třeba hledat příležitosti - při řadě činností dochází k disturbanci produkční krajiny (těžba, stavba dálnic, průmyslových zón, etc.) zvážit možnost a vhodnost rekonstrukce původních biotopů namísto rekultivace produkční krajiny