• vysvětlit strukturu a fungování společenstev,
• zákonitosti proměnlivosti druhového bohatství
• mechanismy změn společenstev v prostoru a čase
Společenstva:
Krajina a biodiverzita
Important TERMS
in Landscape ecology
•Landscape: scale and heterogeneity (structure, and
function)
•Patch and mosaic (Matrix, Corridor)
•Boundary and edge - Ecotones, ecoclines, and
ecotopes
•Disturbance and fragmentation
•Community – species richness
•Ecosystem
Společenstvo (community), biocenóza: soubor
populací různých druhů, které se společně
vyskytují v prostoru a čase.
Historickým vývojem vzniklý, heterotypický soubor
mikroorganismů, hub, rostlin a živočichů
vzájemně provázaných a rozmnožujících se
v určitém abiotickém prostoru (biotopu), který
obývají.
Společenstva
Společenstva: organizace, funkce a změny
500 g polohrubé mouky,150 g cukru, 150 g tuku,
3–4 žloutky, 30 g droždí, asi 1/3 l mléka,
citrónová kůra, vanilka, 30 g rozinek, 40 g
mandlí, sníh ze 3–4 bílků, sůl. “
Společenstva: organizace, funkce a změny
500 g polohrubé mouky,150 g cukru, 150 g tuku, 3–4 žloutky, 30 g droždí, asi 1/3 l
mléka, citrónová kůra, vanilka, 30 g rozinek, 40 g mandlí, sníh ze 3–4 bílků, sůl. “
Ne pouhým součtem druhů; autoregulace, složité
mezidruhové vztahy.
Kolektivní (souhrnné) v.: druhová diverzita,
taxonomická skladba, biomasa.
Emergentní (nové) v.: struktura potravní sítě,
stabilita při disturbanci, jednotlivé populace je
nemají
…z vlastností jednotlivých
prvků je nelze odvodit…
Společenstva: organizace, funkce
a změny
species richness (druhová bohatost,
rozmanitost) = počet druhů v daném
společenstvu (výčet druhů)
species diversity = počet druhů v závislosti
na jejich abundanci = matematický vztah
(Shannonův, Simpsonův index diverzity ad.)
Biodiverzita
V ekologické praxi preferována druhová diverzita
Druhová diverzita (biodiverzita)
 druhová pestrost:
počet druhů ve
sledovaném
společenstvu
 vyrovnanost
(ekvitabilita)
společenstva:
poměrné rozdělení
jedinců do druhů
Druhová diverzita - ekvitabilta
Vyšší taxony (plocha s 5 druhy hmyzu různých řádů vs. plocha s 5 druhy
brouků téhož rodu)
Nejvyšší taxon.
diversita 3,0
Nejnižší taxon.
diversita 1,0
1,56
1,2
Druhová diverzita - taxonomická
Oblast s větší rozlohou hostí více druhů
1. Větších populační hustoty, pravděpodobnost vymření menší
2. Větší pravděpodobnost alopatrické speciace
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
Oblast s větší rozlohou hostí více druhů
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
The plants, Bahamas
(Morrison, 1997)
The birds, Florida
(Hoyer & Canfield, 1994)
The bats, Mexico
(Brunet & Medellín, 2001)
The fish, Australian desert
(Kodric-Brown & Brown, 1993)
Větší rozloha a (a)biotická diverzita více druhů
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
>goediverzita = >fytodiverzita = >zooediverzita
herbivorní (○) a draví (▲) brouci a
ploštice na Kanárských ostrovech
herbivorní (○) a draví (▲) brouci a
ploštice na Kanárských ostrovech
Z = 0,15 – plochy
neizolované
Z = 0,2-0,35 izolovaná
území
TDL - 0,3
=
při zmenšení
plochy na 0,1
poklesne druhová
bohatost 0,5.
Biodiverzita: závislost počtu druhů na
velikosti plochy (species-area relationship)
Extinkce: recentní vs. historická
Dnešní situace:
při rychlosti kácení 0,5 %/rok, z = 0.15 a c = 2 mil. druhů –
„jen“ 0,1 % druhů/rok = 2 tis. /rok; 5,5 druhů členovce
TDL/den
Historická situace:
Pokud 10 mil., pak celkem 10 mld. druhů/4 mld. let
Druh žije v průměru 4 mil. let
jen 2,5 (5, 10) druhů/rok; 0,007 (až 0,027) druhů/den,
Z toho však jen malá část připadá na druhy popsané (známe 40 % druhů?)
Recentní rychlost vymírání je
pravděpodobně ! ! !
100 (1000)-10 000krát vyšší
Platí species-area relationship?
Teorie a praxe
David Storch, Petr Keil & Walter Jetz 2012: Universal species–area and
endemics–area relationships at continental scales Nature 488, 78–81
Platí species-area relationship?
Teorie a praxe
David Storch, Petr Keil & Walter Jetz 2012: Universal species–area and
endemics–area relationships at continental scales Nature 488, 78–81
Extinkce: recentní vs. historická
doložená fakta
Během masových vymírání sice vymřelo nesrovnatelně víc, ale za
mnohem delší dobu. Kdyby současné vymírání pokračovalo stejně,
dosáhneme rozsahu jako v MV během pár stovek až pár tisíců let.
Oblast se střední mírou disturbancí nejvíce druhů
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
a) druhy na
skalách pobřeží
b) hmyz v řece
Taieri, Nový
Zéland
c) fytoplankton,
jezero v
Německu
Změny prostředí
A. Cyklické (periodické), prim. a sekundár.
B. Směrové, směr zachován velmi dlouho (vzhledem k
délce života org.)
C. Nahodilé, neočekávané, neperiodické, bez
konzistentního směru – disturbance.
Relativní význam jednotlivých abiotických a
biotických faktorů na výskyt určitého druhu
např.
vysychání
např.
potrava
predace
dostatek
vápníku !
Disturbance
= narušování, znepokojování, poškozování,
destrukce; odstranění organismů
prostor pro kolonizaci nových.
Disturbance
…požáry
…
Disturbance
…požáry
…
Disturbance
…vulkanická
činnost…
Záplavová oblast, povodně
Disturbance
Disturbance
…sešlap
…
…odlesňování…
…stavby, urbanizace…
…katastrofa?
Disturbance
Velká kotlina v NPR Praděd: subalpínské listnaté
křoviny (Salicion silesiaceae, denostylion)
Nepřítomnost kosodřeviny v původní vegetaci je jedním z důvodů nesmírného
druhového bohatství, z Velké kotliny se uvádí na 450 druhů vyšších rostlin (zvonek
vousatý, hořce, česnek sibiřský), je to nejbohatší botanická lokalita v České
republice. …ale také s nejčastějšími lavinami…
Významným jevem jsou anemoorografické systémy, které se výrazně uplatnily při vzniku
ledovcových karů a jejich floristické bohatosti.
Disturbance
Teorie střední míry disturbance
(intermediate disturbance hypothesis), (Connell, 1978)
Disturbance
Disturbance
…jako účinný nástroj ochrany přírody…
Disturbance při kosení lučních společenstev - narušují se „obyčejné“ trávní
porosty, zachraňují orchideje a další. Zachování luk v dané oblasti.
Disturbance
…jako účinný nástroj ochrany přírody…
Použití buldozeru nebo výbušniny…
Disturbance
…jako účinný nástroj ochrany přírody…
Použití vojenské techniky…
Listonoh letní
Triops cancriformis
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
Druhové bohatství organismů Severní Ameriky vzhledem k evapotranspiraci
Oblast s větší produktivitou hostí více druhů
Oblast s větší produktivitou obvykle více druhů
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
Zjištěny všechny možné druhy vztahů
Oblast s větší izolovaností méně druhů
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
Odlehlost a krátký čas
Diverzita se směrem od rovníku k pólům snižuje
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
…ale na obou
polokoulích často
nesymetricky!
Teplota
mimořádný
význam vzhledem
k distribuci
organismů na
Zemi…
Biodiverzita se s nadmořskou výškou snižuje
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
a) ptáci v Nepálu, b) rostliny v Mexiku, c) mravenci v Nevadě (USA, d) rostliny v Nepálu
Klima a také izolace horských masivů
Biodiverzita se s hloubkou snižuje
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
Bezobratlí i
obratlovci v moři
jihozápadně od Irska
Podmínky a také izolace
Diverzita se s extrémností podmínek snižuje
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
a) rostliny v aljašské tundře b) bezobratlí v tocích jižní
Diverzita závisí na gradientu sukcesního vývoje
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
a) ptáci v Indii, TDL po polaření b) Hemiptera na opuštených polích
nejvyšší druhová diverzita - pokročilejší vývojová stadia, nikoli klimaxová
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
nejvyšší druhová diverzita - pokročilejší vývojová stadia, nikoli klimaxová
Diverzita závisí na gradientu sukcesního vývoje
Biodiverzita: obecné principy a zákonitosti
nejvyšší druhová diverzita - pokročilejší vývojová stadia, nikoli klimaxová
Diverzita závisí na gradientu sukcesního vývoje
Sukcese
Změny struktur společenstev v čase
Nesezónní, směrovaný a spojitý proces kolonizace a zániku populací
jednotlivých druhů na určitém místě
(sukcese = následnictví, postupnost, posloupnost, nástupnictví)
Sukcese
Změny struktur společenstev v čase
Najděte 5 rozdílů!
Sukcese
Změny struktur společenstev v čase
Nesezónní, směrovaný a spojitý proces kolonizace a zániku populací druhů
na určitém místě, následnictví, postupnost, posloupnost, nástupnictví)
Autogenní primární sukcese
Změny struktur společenstev v čase
•Vzácnější
•Neoživená místa
(absence org. i diaspor)
•Absence půdy
•Pomalý proces
•Pionýrské rostliny
Autogenní sekundární sukcese
Změny struktur společenstev v čase
•Častější
•Oživená místa
(semenné banky)
•Půdní substrát
•Relativně rychlý proces
•Nástup druhů významně
určen okolím
Autogenní sukcese
Změny struktur společenstev v čase
Výsledkem biologických
procesů
(modifikují podmínky a
zdroje na dané lokalitě),
např. akumulace opadu
v lese, rašeliny
v rašeliništi či narůstající
konkurence.
Alogenní sukcese
Změny struktur společenstev v čase
Díky změnám vnějších
geofyzikálněchemických
sil.
Hnací silou samotné
abiotické prostředí.
Autogenní sukcese: mechanismy
r a K strategie
1. r-stratégové (specialisté)
rychle uspět a utéct jinam bez
kompetice (dobří kolonisté)
2. K-stratégové (specialisté)
vyčkat, kompetici vydržet a
dlouhodobě udržet
Autogenní sukcese: mechanismy
r a K strategie
r-strategie + P
K-strategie + P
Velká proměnlivost
prostředí.
Mortalita katastrofického
typu.
Malá proměnlivost.
Mortalita závisí na
hustotě
Autogenní sukcese: mechanismy
r a K strategie
r-stratég
jednostranně úspěšný,
ale pak „prohrává“ v
ostatních oblastech –
krátkodobě dominantní
oportunista
K-stratég
má naději „něco uhrát“ –
pozvolna se prosazuje a
zvyšuje náskok
dlouhodobě přítomný
Autogenní sukcese: mechanismy
r-K kontinuum, relativita životních strategií
r-stratég
K-stratég
Autogenní sukcese: k čemu směřuje?
Koncepce klimaxového společenstva
Klimax
předpokládaná
konečná fáze
sukcese - stabilní
stav (?)
Relativní hodnota
(relativně stabilní
společenstvo), určitá
dynamika stále zjevná.
V poměrně dlouhém
časovém
úseku, méně
významné změny
Autogenní sukcese: k čemu směřuje?
Koncepce klimaxového společenstva
Autogenní sukcese: k čemu směřuje?
Koncepce klimaxového společenstva
Podoba klimaxu závisí primárně na makroklimatu:
zonální klimatický klimax
Převažuje-li vliv specifických stanovištních
(půdních, hydrických) podmínek nad
makroklimatickými: azonální edafické
klimaxy (bory na píscích, lužní lesy, suťová
společenstva).
Autogenní sukcese: k čemu směřuje?
Koncepce klimaxového společenstva
Podoba klimaxu závisí primárně na makroklimatu:
zonální klimatický klimax
Převažuje-li vliv disturbancí (člověkem
řízených) - blokovaná sukcese:
antropogenní azonální subklimax
(disklimax)