Základy ekologie

Základy ekologie Abiotické faktory Ing. Jana Šašková saskova27@seznam.cz

1. Úvod do ekologie Ekologie • „oikos“ - dům, obydlí, okolí • „logos“ - nauka, věda • Nauka o vztahu organismů ( rostlin a živočichů) k prostředí, v němž žijí a o vztahu organismů k sobě navzájem. ( Kol. autorů, Malý encyklopedický slovník, str.279) • Věda o vztazích organismů k prostředí a vztazích mezi organismy navzájem. ( Storch, Mihulka, str. 9)

1.1. Historie ekologie Semorádová E.: Základy ekologie , UJEP, 2001 Termín „ekologie“ (a definice) v19. století Ernest Haeckl

1.2. Zaměření ekologie ( Převzato: Fiedlerová)1.1 Vlivy prostředí na organismy a obráceně Příčiny časoprostorových změn aktivity, početnosti a výskytu organismů Vzájemné vztahy mezi organismy na úrovni jedinců, populací i společenstev Procesy uvnitř populací i celých společenstev, změny, vývoj, analýzy zpětnovazebných systémů Produkce a rozklad organické hmoty, koloběhy látek, tok energie, přenos informací Analýzy, prognózy a vysvětlování změn v systémech na všech úrovních, možnosti jejich ovlivňování a řízení

Schematické znázornění předmětu ekologie ( Převzato: Fiedlerová)

1.3. Ekologie jako součást biol. věd ( Převzato: Fiedlerová) Biologie Chemie Fyzika Geologie

1.4. Předmět studia ekologie Objekty různé biologické úrovně – rozšíření a počet organismů Buňky Tkáně Orgány Organismy Populace Ekosystém Společenstva hl. zájem Biosféra

1.5. Členění ekologie 1.5.1. Dle biologické úrovně 1.5.2. Dle složky zájmu studia 1.5.3. Dle propojení s jinou vědní disciplínou

1.5.1. Členění ekologie dle biol. úrovně Semorádová • Autekologie • Vztah mezi jedincem a prostředím • Vztah mezi jedním druhem a prostředím • Demekologie • Vztahy mezi populací a prostředím • Synekologie • Vztahy mezi celým společenstvím a prostředím

Členění ekologie dle biol. úrovně Semorádová E.: Základy ekologie , UJEP, 2001

1.5.2. dle složky zájmu studia Ekologie krajiny Ekologie člověka Produkční ekologie Systémová ekologie Ekologie rostlin Ekologie živočichů Ekologie miktroorganismů

1.5.3. Dle propojení s jinou vědní disciplínou Ekologická fyziologie Studium změn a adaptací fyziologických funkcí v závislosti na změně prostředí Ekoimunologie Sleduje vlivy prostředí na činnost a změny imunitního systému organismu Aplikovaná ekologie

1.6. Přírodní prostředí Bumerl J.: Ekologie 1, SOŠ OTŽP = Soubor všech podmínek nutných k životu na určitém místě Abiotická složka - fyzikální , chemické vlastnosti prostředí Biotická složka - všechny organismy osidlující stejné prostředí

1.7. Životní prostředí Bumerl J.: Ekologie 1, SOŠ OTŽP = Soubor všech složek hmotného světa, které bezprostředně působí na živé organismy - přírodní, pracovní, obytné, rekreační l967 definice životního prostředí UNESCO: Životní prostředí je ta část světa , se kterou je člověk ve vzájemné interakci, tj. kterou používá, ovlivňuje a které se přizpůsobuje .

1.8. Základní ekologické zákony - pravidla Zákon minima ( Liebigův z.) Zákon optima Zákon tolerance (Shelfordův z.)

1) Zákon minima Růst rostlin je limitován tím prvkem, který je v minimu. J.Liebig r. 184O.

2. Zákon optima Růst rostlin je závislý na tom vegetačním činiteli, který je od optima nejvzdálenější.

3. Zákon tolerance Každý druh toleruje určité rozpětí libovolného faktoru a nejlépe prospívá, působí-li vnější vlivy v rozsahu optimálních hodnot . V. E. Shelford, 1913

2. Ekologické faktory Bumerl J.: Ekologie 1, SOŠ OTŽP • Všechny podmínky existence organismu v prostředí • Tvoří životní prostředí • Vytváří a formují jeho určité složky (faktory) • Nejsou neměnné • Mění se v čase, s ohledem na interakci i zpětné vazby • Např.: sluneční záření a komplex faktorů, tvořících a formujících litosféru, hydrosféru a atmosféru

Bumerl J.: Ekologie 1, SOŠ OTŽP Význam ekologických faktorů • Vliv: • na početnost a strukturu populací (natalita, mortalita, migrace) • vznik adaptací • vymezují prostředí vhodné nebo nevhodné pro výskyt populace

Bumerl J.: Ekologie 1, SOŠ OTŽP • Ekologická valence • Schopnost organizmů přizpůsobovat se novým podmínkám prostředí • Všechny ekol. Faktory v rozmezí ekol. valence → úhyn • Dělení organismů dle ekologické valence • euryekní - se širokou ekologickou valencí - snadno se přizpůsobují životu v širokém rozmezí podmínek • stenoekní - s malou ekologickou valencí - vyžadují určité specifické podmínky - nesnášejí výkyvy v žádném směru

Dělení ekologických faktorů

2.1. Klasifikace ekologických faktorů Základní ( biotické, abiotické) Dle periodicity působení Dle charakteru působení na organismy Dle vlivu na složky Dle návaznosti na sféry ŽP

Dle periodicity působení • Primárně periodické faktory prostředí jsou způsobované planetárními pohyby Země (otáčení kolem své osy a kolem Slunce) a pohybem Měsíce kolem Země. Adaptace na tyto faktory, tzv. biologické rytmy, které jsou zafixovány v genetickém kódu organismů, se zachovávají i za nevhodných podmínek prostředí. Náležejí sem cykly: • diurnální (též cirkadiální, během 24 hodin) • lunární (měsíční, případně tidální, působené slapovými jevy) • anuální (též cirkanuální, sezónní či roční) • Sekundárně periodické faktory jsou svojí existencí závislé na faktorech primárně periodických. Jejich cyklický průběh je tím výraznější, čím je užší jejich vazba na faktory primárně periodické. Adaptace na tyto faktory většinou není dědičně zakódována. Náležejí sem např. cykly relativní vzdušné vlhkosti, trofických faktorů (obsah živin ve vodě apod.) či průtoků vody říčním profilem. • Neperiodické faktory působí většinou náhle, nepravidelně. Jejich účinek může být pro živé organismy katastrofický, protože na ně nejsou přizpůsobeny. Náležejí sem bouřky, smrště, požáry, povodně či antropogenní vlivy. Při pravidelném opakování některých z nich je možný vznik rezistence organismu. V tomto případě lze daný faktor považovat za sekundárně periodický

3. Abiotické faktory Bumerl M.: Ekologie 1, SOŠ OTŽP • = Vlivy neživého prostředí 1) Klimatické 2) Edafické 3) Topografické

1)Klimatické faktory Světlo ,teplo, srážky, ovzduší,vzdušná vlhkost apod.

2) Edafické • Půdní • mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti půd

3) Topografické Poloha místa, nadmořská výška, expozice, reliéf aj.

Sluneční záření • Základní zdroj energie – Slunce • Zdroj světla a tepla • Periodický charakter • Slunce vysílá 2 základní druhy záření: • Elektromagnetické záření o různé vlnové délce • Korpuskulární (ionizující) záření - proud částic, nejčastěji protonů • Ionizující záření • Zachycováno v horních vrstvách atmosféry • Elektromagnetické záření • V atmosféře různé rozptyl v závislosti na vlnových délkách • Vlny o délce v rozmezí 290 - 5000 nm • záření ultrafialové (pod 380 nm) • viditelné (380 - 760 nm), • Infračervené - nad 800 nm.

Záření v atmosféře http://www.google.cz/imgres?q=sklen%C3%ADkov%C3%BD+efekt&hl=cs&biw=1024&bih=605&gbv=2&tbm=isch&tbnid=7ukxwrvEtafQSM:&imgrefurl=http://www.in-pocasi.cz/clanky/teorie/sklenikovy-efekt/&docid=XQQfTWxa45bMhM&imgurl=http://www.in-pocasi.cz/clanky/teorie/obrazky/sklenikovy-efekt.gif&w=500&h=300&ei=PXQeT7DxOYaeOqPrmKsO&zoom=1&iact=rc&dur=492&sig=114269767535665776754&page=1&tbnh=102&tbnw=170&start=0&ndsp=16&ved=1t:429,r:0,s:0&tx=95&ty=58

Světlo • Ekologicky významné vlastnosti: • Vlnová délka • Intenzita • Doba trvání

Ultrafialové záření 290 – 380 nm • Pohlcováno ionosférou a ozonosférou • V malých dávkách je nezbytné • Např. ke vstřebávání vitamínu D • Ve větším množství životu nebezpečné • U rostlin vyvolává zakrnělost • Smrt rostlin i živočichů

Viditelné (spektrální ) záření 400 – 800 nm Umožňuje vidění Podmiňuje průběh fotosyntézy - pohlcováno chlorofylem

Infračervené (tepelné) záření 800 – 3000 nm Pohlcováno povrchem země a těly organismů – způsobuje jejich zahřívání

Množství energie dopadající na stanoviště = příkon energie • Závisí: • na úhlu dopadajících paprsků na jednotku plochy biotopu za čas • na postavení Slunce • na zeměpisné šířce • na orientaci stanoviště ke světovým stranám ap.

Měření slunečního záření 1. Délka slunečního svitu 2. Intenzita viditelného záření 3. Celková intenzita záření Slunce i oblohy

1. Délka slunečního svitu Vyjadřujeme v hodinách Slunoměr – heliograf Převzato: http://artemis.osu.cz/Gemet/meteo2/slu_2.htm

2. Intenzita světelného záření • V luxech • Měříme luxmetrem • V zimě 500 - 700 luxů • V létě až 100 000 luxů • Hodnota sluneční intenzity kolísá v závislosti na denní a roční době, zeměpisné šířce, zastínění oblohy nebo vegetačním pokryvu

Luxmetr Převzato: http://www.elty.cz/Storage/Gallery/9f2d50f9-2e4f-46d5-a3f5-be996bf286e6_original.jpg

3. Celková intenzita záření Slunce i oblohy Pyranometr Pyranograf Převzato: http://www.ekotechnika.cz/pyranometr-spn-1-snimac-intenzity-slunecniho-zareni?kat=pristroje-a-cidla-k-dataloggerum&pg=__possible_unsafe_site__

Rostlina a světlo • Organismy autotrofní, fototrofní • Světlo je dodavatelem energie pro fotosyntézu • Základní význam • Růst rostlin, tvorba chlorofylu, vyvolává pohybové reakce , podmiňuje jejich vývin • Etiolizovaná pletiva • Nedostatku světla • Bledá, křehká, vodnatá, nepevná • Růst za Sluncem

Světelný režim - periodický charakter • Denní, roční • Rozkvétání, točivost stonků, rozmnožování, opad listů, odpočinková období aj. • Světlo vyvolává pohybové reakce rostlin • Fototropismus = pohyby r. za světlem • Kladné, za světlem • Záporné od světla • Fotonastie = otvírání a zavírání květů,vlivem střídání dne a noci • Fotoperiodismus = závislost generativního vývoje na délce dne

Dělení rostlin dle fotoperiodismu • Rostliny: • Krátkodenní – květ za kratších podzimních dnů • jiřiny, chryzantémy • Dlouhodenní – květ za prodlužujícího se dne • špenát, rajčata, papriky

Dělení rostlin dle nároků na světlo • Heliofyty - slunobytné, světlomilné • Na nezastíněných stanovištích • Rostliny pouští,tunder a horské rostliny • Kaktusy, kostřava ovčí, borovice 2) Heliosciofyty • Tolerantní ke světlu i zastínění • Obiloviny, srha laločnatá, šalvěj luční 3) Sciofyty – stínobytné, stínomilné • Zastíněná stanoviště • Lecha jarní, brčál barvínek, mechy

Shrnutí rostlina a světlo • UV záření • Zakrnělost • Úhyn,smrt • Spektrální záření • Zdroj energie pro fotosyntézu • Infračervené záření • Klíčení, kvetení, tvorba orgánů

Živočich a světlo • Intenzita • Spektrální složení • Délka působení • Směr působení

Vnímání světla Zrakové receptory - světločivné orgány

Sezónní periodicita vliv na: • Reprodukci • Migraci • Línání • Shromažďování tuku • Zimní spánek • Zbarvení

Biologické rytmy • Střídání dne a noci • Cirkadiální rytmy • Biologické hodiny • Dělení živočichů dle doby aktivity • denní, noční, soumračné,indiferentní aj. • Dělení živočichů dle doby aktivity během 24 hod. • Monofázické - ptáci,člověk • Difázické – sysel • Polyfázické - většina hlodavců

Zbarvení živočichů • Podmíněno světlem • Ochranné – kryptické • Barvy těla splývají s okolím • Výstražné - sematické • Upozorňující, varovné 3) Reflexivní 4) Letní, zimní, svatební

Základy ekologie