Funkční přístup ke studiu vegetace (EKO/FV) Mgr. Jan Mládek, Ph.D. (2013) Rozvoj a inovace výuky ekologických oborů formou komplementárního propojení studijních programů Univerzity Palackého a Ostravské univerzity CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Na úvod několik témat k diskusi a) Stálezelené stromy dominují v tropických lesích a v tajze. Jak lze vysvětlit toto bimodální rozšíření s pomocí funkční ekologie, tj. ekofyziologicky? b) Co ve funkční ekologii rostlin znamená pojem funkční znak? Jaké funkce rostliny korelují s měřitelnými znaky? c) Kterými funkčními znaky se vyznačují invazní druhy rostlin? Rozdíly znaků a parametrů prostředí mezi vzácnými a hojnými druhy. d) Měřítka funkční diverzity: funkční rozmanitost, f. divergence a f. vyrovnanost. Jak je spočítat a k čemu se dají využít? e) Jak funkční charakteristiky vegetace ovlivňují vlastnosti ekosystémů a přeneseně také ekosystémové služby?
a) Proč stálezelené stromy dominují v tropických lesích a v tajze? - celosvětové rozšíření stálezelených stromů ve vegetaci: dvě centra dominance této životní strategie... TROPY + TAJGA (Woodward et al. 2004)
a) Proč stálezelené stromy dominují v tropických lesích a v tajze? - celosvětové rozšíření opadavých stromů ve vegetaci: tato životní strategie převážně v MÍRNÉM PÁSMU a v TROPECH... kde? (Woodward et al. 2004)
a) Proč stálezelené stromy... Kikuzawa and Lechowicz (2011) stálezelený stálezelený -o výhodnosti stálezeleného resp. opadavého habitu stromů rozhoduje poměr mezi investicí a ziskem z vyprodukovaných listů opadavý -důležitý poměr periody vhodné a nevhodné pro růst (fotosyntézu) opadavý (a) dlouhá vhodná a krátká nevhodná perioda... nízké udržovací náklady... stálezelené (tropy) (b) zhruba stejně dlouhá vhodná a nevhodná perioda podporuje opadavé formy (mírné pásmo) stálezelený (c) krátká vhodná a dlouhá nevhodná... nutno splatit konstrukční náklady na list ve více sezónách... stálezelené (tajga)
b) Co znamená pojem funkční znak (plant functional trait)?... (Garnier and Navas 2012) -měkké znaky (soft traits) jsou dobře měřitelné morfologické nebo fenologické charakteristiky, které výrazně korelují s rostlinnými funkcemi (hard traits) -znak: angl. functional trait, f. marker, f. characteristic, ale pro skupinu znaků i f. syndrom hard traits soft traits 4 podmínky znaků: -vztah k rostlinné funkci -rychle měřitelný -měřitelný dle protokolu pro širokou škálu druhů a environ. podmínek -konzistentní pořadí druhů při měření za různých podmínek
b) Co znamená pojem funkční znak (plant functional trait)?... (Lavorel and Garnier 2002) -znaky odpovídající na změnu prostředí... RESPONSE TRAITS (jak změnou druhového složení tak vnitrodruhovou plasticitou) -znaky měnící funkce ekosystémů... EFFECT TRAITS -NĚKTERÉ ZNAKY DOBŘE REFLEKTUJÍ OBA DVA PROCESY
b) Co znamená pojem funkční znak (plant functional trait)?... RESPONSE TRAITS NA GRADIENTU HLOUBKY PŮDNÍHO PROFILU (Bernard-Verdier et al. 2012)
b) Pojem funkční znak?... EFFECTS TRAITS A JEJICH DOPAD NA EKOSYSTÉMOVÉ CHARAKTERISTIKY (Violle et al. 2009, Garnier and Navas 2012) (a) výška rostliny má vliv na tok světla (b) hloubka prokořenění snižuje půdní vlhkost
c) Kterými funkčními znaky se vyznačují invazní druhy rostlin?... srovnání se svými neinvazními příbuznými (Pyšek and Richardson 2007) -srovnání funkčních vlastností invazního druhu a jeho příbuzného (congeneric pairs) -tímto způsobem lze testovat, zda se invazní druhy napříč různými taxonomickými skupinami vyznačují nějakými společnými charakteristikami (rychlost růstu, šíření semen, doba kvetení, výška, tolerance herbivorie, plochu listoví na jednotku hmotnosti aj.) -studie congeneric pairs vylučují možnost, že znak invazního druhu je pouhý fylogenetický bias Solidago virgaurea, původní Solidago canadensis, invazní
c) Rozdíly znaků mezi endemickými (vzácnými) a hojnými druhy (Lavergne et al. 2004) - kongenerické páry druhů (taxonomicky příbuzné) endemický (vzácný) druh hojný druh mateřídoušky bisecting line... ukazuje případy, kdy vzácný a hojný druh mají identickou hodnotu parametru -vzácné druhy se vyznačují nižším vzrůstem a nižší produkcí semen (fecundity); tyto f. znaky umožňují růst na příkrých skalnatých svazích s nízkou a málo zapojenou vegetací
c) Rozdíly znaků mezi endemickými druhy mělkých půd a hojnými druhy jihozápadní Austrálie příbuzné druhy č. Proteaceae (Poot and Lambers 2003) -skleníkový experiment: srovnání znaků 2 endemických druhů rodu Hakea (plné černé obrazce) a 5 dalších hojných druhů Hakea tuberculata, endemit mělkých půd -endemické druhy měly vyšší podíl kořenové hmoty na biomase (a) i větší celkovou délku kořenové soustavy (b) -tyto druhy mělkých půd alokovaly větší část kořenovou hmoty do hlubších půdních horizontů - tato speciální adaptace na sucho na mělkých půdách je však nevýhodou (mal-adaptation) při kompetici o zdroje v jiných (v oblasti běžnějších) abiotických podmínkách
d) Měřítka funkční diverzity... (Villeger et al. 2008) - které charakteristiky společenstev postihují měřítka funkční diverzity: functional evenness functional divergence functional richness
functional richness functional divergence functional evenness d) Měřítka funkční diverzity: funkční rozmanitost, f. divergence a f. vyrovnanost.... vztahy a nezávislost (Villeger et al. 2008) - pouze f. rozmanitost souvisí s počtem druhů - tyto tři měřítka f. diverzity dle Villeger et al. (2008) jsou zcela nezávislé
d) Měřítka funkční diverzity: f. divergence znaků... Rao index (Doležal et al. 2011) - na příkladu dlouhodobého managementového experimentu na Šumavě
e) Jak funkční charakteristiky vegetace ovlivňují vlastnosti ekosystémů a ekosystémové služby?... TRADE-OFF (MEA 2005, Lavorel et al. 2012) -konceptuální model: trade-off mezi znaky určujícími tzv. leaf economic spectrum (horní panel) a znaky určujícími velikost (dolní panel) -ekosystémové služby vychází charakteristik vegetace
e) Jak funkční charakteristiky vegetace ovlivňují vlastnosti ekosystémů a ekosystémové služby?... (De Bello et al. 2010)
e) Jak funkční charakteristiky vegetace ovlivňují vlastnosti ekosystémů a ekosystémové služby?... (De Bello 2010) -některé služby ekosystémů jsou řízeny dominantními znaky (mass ratio hypothesis) -jiné služby funkční diverzitou znaků (niche complementarity hypothesis)