Biogeografie

1.2.1 Teplota

Teplota je jedním ze základních abiotických faktorů ovlivňujících rozšíření a početnost organismů na planetě. Rozdělení hlavních biomů na Zemi je zřejmým odrazem hlavních teplotních pásem. Kdybychom v tropech stoupali na nějakou horu, viděli bychom, jak se s postupně klesající teplotou (a obecně s měnícím se klimatem) objevují a opět mizí druhy rostlin a živočichů. Při výzkumu jednotlivých druhů však zjišťujeme, že přisoudit teplotě přesný, konkrétní, vliv je mnohem složitější. V některých případech můžeme uvést do vztahu geografické omezení druhu s teplotou, která je letální a která existenci tohoto druhu předem vylučuje. Uveďme si několik příkladů:

Paličkovec šedavý (Corynephorus canescens) je tráva rozšířená ve střední a jižní Evropě. Severní hranice svého rozšíření dosahuje na Britských ostrovech a v jižní Skandinávii. J. K. Marshall zkoumal faktory, které mohou být zodpovědné za udržování této hranice. Marshall zjistil, že kvetení a klíčení semen tohoto druhu je úzce ovlivněno nízkou teplotou. Tato tráva má krátkou životnost (asi dva až šest let), a proto se spoléhá na produkci semen pro udržení své populace. Každý faktor ovlivňující kvetení nebo klíčení proto může ovlivňovat její úspěch v konkurenčních situacích. Na severní hranici výskytu oddalují nízké letní teploty dobu kvetení a výsledkem tedy je, že v době dozrávání semen je již vegetační sezóna v pokročilém stádiu. Experimentálně bylo zjištěno, že při teplotách pod 15° C je velmi zpomaleno klíčení semen a přežití semenáčů. To by mohlo vysvětlovat, proč severní hranice areálu tohoto druhu v Evropě tak úzce souvisí s izotermou 15° C průměrné červencové teploty

Obr. 2: Rozšíření paličkovce šedavého (Corynephorus canescens) v severní Evropě a jeho vztah k průměrné červencové izotermě 15° C (Marshall 1978; Cox & Moore 1999; fotografie převzata z http://commons.wikimedia.org/).

Dokonce i rozšíření tak mobilních tvorů, jakými jsou ptáci, může úzce souviset s teplotou. Tyranovec domácí (Sayornis phoebe) je běžný stěhovavý pták ze střední a východní Severní Ameriky. Na základě dat shromážděných ornitology z National Audubon byl ekolog Terry Root schopen analyzovat zimní distribuci tohoto ptáka ve vztahu ke klimatickým podmínkám. Root zjistil, že zimující populace tyranovce domácího byla omezena na část Spojených států, kde průměrná minimální teplota v lednu překročila –4 ° C. Vztah zimního areálu k této izotermě tak pravděpodobně úzce souvisí s energetickou bilancí ptáků jako teplokrevných živočichů. Takoví živočichové spotřebují velké množství energie na udržení tělesné teploty, v chladu tak ztrácejí velké množství energie a proto musí více jíst. Terry Root zjistil, že ptáci obecně neobývají regiony, kde je nízká teplota přinutí zvýšit jejich klidový energetický výdej (tj. jejich spotřebu energie) více než 2,5 krát. V případě tyranovce domácího je tohoto kritického bodu dosaženo, když teplota klesne pod –4 ° C. Proto tento pták nedokáže obsadit chladnější oblasti. Různé druhy ptáků však mají různé teplotní limity, neboť disponují různými strategiemi regulace tělesného tepla. Nicméně je možné stanovit limit jejich rozšíření pomocí linie, za kterou by se jejich klidový metabolismus zvýšil více než 2,5 krát.

Obr. 3: Severní hranice zimního rozšíření tyranovce domácího (Sayornis phoebe) - plná linie - v Severní Americe porovnaná s minimální lednovou izotermou - 4° C (Root 1988; Cox & Moore 1999, fotografie převzata z http://en.wikipedia.org/).

Mnohé rostliny mají semena přizpůsobena k určité teplotě klíčení a ta se často vztahuje k podmínkám, které převládají, když je klíčení semen nevhodnější pro daný druh. P. A. Thompson navrhl v Kew Gardens v Anglii přístroj pro zkoumání vlivu teploty na klíčení, který se skládá z kovové tyče, jejíž jeden konec je udržován při teplotě - 40 ° C a druhý na 3° C, mezi těmito konci je tedy gradient teploty. Skupiny semen druhů, které mají být zkoumány, jsou umístěny podél tyče a udržovány stále ve vlhku. Je veden záznam o počtu dní potřebných pro to, aby 50% semen v rámci každé skupiny vyklíčilo. Výsledky jsou vyjádřeny v grafech, a nejnižší bod na křivce tvaru U ukazuje optimální teplotu pro klíčení.

Na obrázku dole (Obr. 4.) je znázorněno klíčení semen tří druhů čeledi hvozdíkovitých (Caryophyllaceae) ve vztahu k teplotě. Na pozadí jsou vyobrazeny jejich geografické areály. Středomořský druh silenky Silene secundiflora má optimální dobu pro klíčení na podzim, kdy teplé a suché léto je u konce a chladné, vlhké zimní období právě začíná. Optimální teplota klíčení je u tohoto druhu asi 17° C. Kohoutek luční (Lychnis flos-cuculi) se vyskytuje v celé temperátní Evropě, kde chladné zimy nejsou příznivé pro růst. Z tohoto důvodu je pro kohoutek luční výhodné klíčit na jaře. Optimální teplota pro klíčení je asi 27° C. Třetí silenka lepkavá (Silene viscosa) je východoevropský stepní druh. Osídlování otevřených stepí je poměrně náročnou záležitostí, proto musí být ke klíčení využita každá příležitost. Široká tolerance teploty je zde značnou výhodou, díky tomu silenka lepkavá může klíčit v rozmezí 1 až 31° C.

Obr. 4: Mapy rozšíření tří druhů z čeleni hvozdíkovitých (Caryophyllaceae) společně s křivkami jejich klíčení ve vztahu k teplotě: (a) Silene secundiflora, (b) Lichnis flos-cuculi, (c) Silene viscosa (Thompson 1978; Cox & Moore 1999).