1 / 43

Ekologie jako vědní obor

Ekologie jako vědní obor. Úvod, Předmět, Metodika. Ekologie - slovo mnoha významů. Vědní obor zabývající se vztahy mezi organismy (navzájem) a vztahy mezi organismy a jejich minulým, současným a budoucím prostředím (Ecological Society of America)

graham
Download Presentation

Ekologie jako vědní obor

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Ekologie jako vědní obor Úvod, Předmět, Metodika

  2. Ekologie - slovo mnoha významů • Vědní obor zabývající se vztahy mezi organismy (navzájem) a vztahy mezi organismy a jejich minulým, současným a budoucím prostředím (Ecological Society of America) • V češtině často zahrnuje i to, co se v angličtině označuje “Environmental Sciences” • Politické (a podobné) aktivity, spojené s ochranou životního prostředí (nemusí se nám to líbit, ale to je význam, ve kterém slovo ekologie - Ecology - užívají novináři nejčastěji - i v angličtině)

  3. Etymologie • Z řeckého Oikos = domov • V latinizované formě Oeco-, pak Eko- (angl. Eco-) • Stejný základ slova jako Ekonomie

  4. Část nepřesností je typická pro češtinu, ale podobné problémy jsou i v angličtině • Časopisy Ecology (odborný časopis, typický článek: jak se projeví přítomnost dravé hvězdice na složení společenstva korálového útesu) • Ecologist (populárně odborný časopis o politice kolem životního prostředí, typický článek: o praktikách supermarketů a jejich důsledcích pro životní prostředí) / srovnej Economist

  5. Klasické ekologické vědecké časopisy • Journal of Ecology (BES - První ročník vyšel v roce 1913) • Ecology (ESA - První ročník vyšel v roce 1920)

  6. Vědní obor zabývající se vztahy mezi organismy (navzájem) a vztahy mezi organismy a jejich minulým, současným a budoucím prostředím

  7. Tyto vztahy zahrnují hlavně • fyziologické reakce jedinců • strukturu a dynamiku populací • interakce mezi druhy • uspořádání biologických společenstev • zpracování a využití energie a látek v ekosystémech • ovlivnění organismů prostředím a prostředí organismy

  8. Složité a dlouhé kauzální řetězce typu “Jak staré panny zachránily Anglii”

  9. Příklad složitých kauzálních řetězců (“náš” projekt v Belize) - HYPOTÉZA • Ze třtinových polí dochází k splachům živin do místních bažin, kde doposud převládali sinice (umí fixovat N) • Po eutrofizaci jsou v bažinách schopna převládnout “makrofyta” - cévnaté rostliny (orobinec Typha domingensis) a vykonkurovat částečně sinice • Zastínění ploch vede ke změně v zastoupení druhů komárů, přičemž převládne lepší přenašeč malárie • Důsledky i pro lidskou populaci

  10. Vliv velkých herbivorů v Austrálii (Tim Flannery: The future eaters)- HYPOTÉZA • “Aborigines” zlikvidovali velké původní herbivory Austrálie (před 60 - 40 tis. lety) • To vedlo k nárůstu mrtvé biomasy, která dobře hoří - to vedlo ke změně živinového režimu • Nárůst ohně a zrychléné vyplavování živin vedlo k celkové změně vegetace (především ubyly deštné pralesy) • To mohlo vést až k celkovým změnám klimatu

  11. Poznámky: • Ekologie se neomezuje na vliv člověka • Některé populace mohou mít zásadní vliv na svoje prostředí (např. se předpokládá, že veškerý kyslík je důsledkem činnosti fotosyntetizujících organismů) • Žijeme (my i ostatní organismy) nyní, ale vše je důsledkem vývoje • Ekologie jako věda neříká, co je dobře, ale spíš, co se stane, když…

  12. Důležitost teorie ve vědě (a v ekologii) • Teorie jako deduktivní součást vědy (role matematiky) • Testování hypotéz • Funkce explikativní (vysvětlit) a prediktivní (co se stane v situacích, které jsem zatím neměl možnost zkoumat)

  13. Postup vědeckého poznání v ekologii podle: The Ecology of Plants by Jessica Gurevitch, Samuel M. Scheiner, & Gordon A. Fox (2002)

  14. Aplikovaná ekologie • Nejstarší ekologickou aplikací je asi zemědělství – i lovec a sběrač potřeboval ekologii využívaných druhů znát • Dnes je aplikací velké množství - mnoho v ochraně prostředí a přírody - ale i jinde • Jednotlivé “ekologické” zájmy mohou jít i proti sobě: když vysadím smrkovou monokulturu na květnatou louku, mohu zvýšit “sekvestraci” uhlíku, ale zlikviduji tím populace řady ohrožených druhů

  15. Ekologie je otevřená vědaMusí respektovat zákony věd o neživé přírodě • Fyzika (např. tok energie ekosystémem - rostlina nemůže “vyrobit” více organických látek, než kolik energie je schopná získat ze slunečního záření, tzn. horní limit je množství dopadající energie  účinnost asimilace) • Chemie (když jsem dusičnan, uteču rychleji než fosfát)

  16. Další často užívané vědy o neživé přírodě • Meteorologie (biometeorologie) • Geologie • Geografie • Pedologie (terminologická nepřesnost - půda není tak úplně neživá) • Paleontologie • etc.

  17. Interakce s dalšími biologickými disciplinami • Evoluční biologie (organismy, které zde jsou, se musely vyvinout, nejsou náhodným souborem vlastností); časová měřítka; Homage to Darwin • Taxonomie a fylogenetika • Fyziologie • Molekulární biologie • a další

  18. Využitím metod z jiných oborů výrazně rozšiřuje okruh otázek, na které se můžeme ptát • Molekulární metody (příklady užití): • zjišťování paternity (ale i “maternity” u rostlin) - zjišťujeme, jak daleko se šíří semena, kudy probíhá invaze rostliny apod. • Zjišťování co je jedinec - a na základě toho, jaký je poměr generativního a vegetativního rozmnožování

  19. Využití metod z jiných oborů výrazně rozšiřuje okruh otázek, na které se můžeme ptát • Stabilní izotopy • Klasické je určování stáří podle zastoupení C13 • Izotopové složení O v biomase rostlin může napovědět hodně o její strategii hospodaření s vodou • Z izotopového složení dešťové vody se dá zjistit, zda mrak přišel přímo od može, či zda obsahuje velké množství vody, která pochází z transpirace rostlinami

  20. Fyzika, Chemie Molekul. biologie oblast zájmu ekologie : _________________________________________________ Částice hmoty Atomy Molekuly Subbuněčné organely Buňka Tkáň Orgán Soustava orgánů Jedinec (1 druh)Prostorové vymezení: Populace (1 druh)(Demotop) Společenstvo (mnoho druhů) Biotop (habitat) Ekosystém Biom Bioregion Biosféra (Země) Buněčná biologie Fyziologie

  21. Časová a prostorová měřítka Gurewitch et al. 2002

  22. Hierarchické uspořádání • Buňky skládají orgány, orgány jedince, jedinci populace, různé populace společenstvo, společenstvo s prostředím ekosystém, etc. • Chování systému většinou vysvětlujeme pomocí chování jeho stavebních kamenů (chování populace vysvětlujeme chováním jedinců.které populaci skládají - ne pomocí jednotlivých buněk)

  23. Popisná a funkční ekologie • Dobrý a jasný popis je základ (“pattern in space and time”) - často není triviálním problémem • Popis struktury • Popis dynamických jevů • (Často není ostrá hranice)

  24. Popis struktury • Např. Jak se mění biomy cestou od rovníku k pólům • Jaká je prostorová struktura tropického lesa • Jaká je potravní specializace hmyzu v různých lesích • Jak se mění druhová bohatost na gradientu vlhkosti

  25. Popis dynamiky • Změny společenstev v sukcesi • Koloběh živin a tok energie v ekosystému

  26. Funkční ekologie - odpovídá na otázku kauzality - proč, jakým mechanismem • Co umožňuje koexistenci druhů? • Jak ovlivní zvýšení živin druhovou skladbu a proč? • Ovlivní přítomnost herbivora druhové složení rostlinného společenstva a jak?

  27. Pozorování a (manipulativní) pokus

  28. Pozorování - důležitost opakovaných pozorování (Lake Mendota, Wisconsin)

  29. Většina ekologických jevů má stochastickou povahu • Jedno pozorování nic neřekne, potřebuji opakování • Zajímá mě vždy nejen měřená hodnota, ale i její variabilita (organismy žijí v průměru, ale přežívají extrémy) • Potřebuju statistiku

  30. Mechanistická vysvětlení - potřebuji (manipulativní) experiment • Potlačuje americký invazní druh ostatní druhy ve společenstvu? - Tak to zkusím - odstraním ho z poloviny zkusných ploch • Je společenstvo kontrolováno nabídkou potravy, nebo tlakem predátora - pokusím se manipulovat jak nabídku potravy, tak predační tlak

  31. Chci vědět, jaký mají vliv mravenci na ostatní herbivory v tropickém lese? - Tak je odstraním (s patřičným opakováním a kontrolou).

  32. Americký pepřovník přítomen Pepřovník odstraněn

  33. Postup vědeckého poznání podle: The Ecology of Plants by Jessica Gurevitch, Samuel M. Scheiner, & Gordon A. Fox (2002)

  34. “Drobné” problémy s experimenty • Logistická a morální omezení na pokusy • Problém zobecnění na větší prosotrová a časová měřítka • Každá manipulace má vedlejší účinky • ALE: Některé experimenty za nás udělala příroda

  35. Globální zemský ekosystém - největší metodický problém • James Lovelock: Gaia hypothesis • cokoliv uděláte na jednom místě zeměkoule, může mít efekt někde jinde (i dost daleko) • Nemáme opakování • Děláme experimenty - ale nemáme kontrolu • Dynamika “přirozeného pozadí” ztěžuje rozeznání následků našich manipulací • Užitečnost studia geologické minulosti

  36. Praktikum • Terénní metody zaznamenávání složení populací a společenstev • Sraz je na vrátnici Branišovská • Jde se do terénu, oblečení podle toho, za každého počasí!

  37. Doporučená literatura • Begon M., J.L.Harper, C.R.Townsend, 1997 : Ekologie : Jedinci, populace a společenstva. - 949 p. Vydavatelství Univerzity Palackého, Olomouc. • (originál : Begon M., J.L.Harper, C.R.Townsend, 1990 : Ecology. Individuals, populations and communities. - 960 p., Blackwell Sci.Publ., Oxford, UK.) – už existuje i novější vydání • Štorch, D., S. Mihulka, 2000 : Úvod do současné ekologie. - 157 p. Portál, Praha. ISBN 80-7178-462-1. • Prach K., M. Štech, P. Říha 2009: Ekologie a rozšíření biomů na Zemi. Scientia, Praha

More Related