logo logo_mu logo_fss Uvedení do biologie Bioindikace: principy, příklady, využití Liebigův zákon minima Justus von Liebig (1803-1873) „Faktor prostředí, který je v minimu, omezuje život organismu“2) •například pro pouštní živočichy je voda limitujícím faktorem, ačkoli ostatní podmínky života mohou být optimální logo_mu Výsledek obrázku pro justus von liebig „Výše výnosu závisí na té živině, která je vzhledem k optimální potřebě v nejmenším množství (minimu).“1) •mezi 4 základní faktory pro rostliny patří voda, vzduch, světlo, teplo, dále jsou stěžejní základní a stopové živiny • •Liebig se mimo jiné zabýval výživou rostlin, jeho formulace zákona minima položila základ k používání syntetických hnojiv 1.Die Chemie in ihrer Anwendung auf Agrikultur und Physiologie, 1840 2.ŠLÉGL, Jiří, KISLINGER, František, LANÍKOVÁ, Jana. Ekologie a ochrana životního prostředí pro gymnázia. Praha: Fortuna, 2002. s. 15. ISBN 80-7168-828-2 3. http://50101.w1.wedos.ws/wp-content/uploads/2013/10/liebig%C5%AFv-z%C3%A1kon.jpg [USEMAP] logo logo_mu logo_fss Ekologická tolerance a valence Tolerancí označujeme schopnost organismů snášet určité rozpětí libovolného faktoru. Rozpětí tolerance se nazývá ekologická valence druhu. K čemu nám může být valence dobrá? obecné určení tolerance druhu ke změně daného faktoru: eury- existence druhu je možná v širokém rozmezí steno- existence druhu je možná pouze v úzkém rozmezí Výsledek obrázku pro ekologická valence http://www.scritub.com/files/limba/croata%20sarbo%20croata/33_poze/image002.jpg bioindikace/biomonitoring evoluční strategie • [USEMAP] logo Eury- Euryvalentní označení pro druhy se širokou ekologickou valencí Euryektní označení pro druhy vyskytují se v nejrůznějších Výsledek obrázku pro smetánka lékařská kořen Výsledek obrázku pro moucha domácí obrázek [USEMAP] logo Steno- Stenovaletní označení pro druhy s úzkou ekologickou valencí Stenoekní označení pro druhy vyskytují se ve velmi specifických podmínkách příkladem mohou být druhy vázané na úzké rozmezí půdních podmínek Acidofyty: vyhledávají kyselá stanoviště (některé jsou dokonce kalcifobní) bělomech sivý Indikátor kyselých půd, akumulace surového humusu, indikátor podzolizace Kalcifóbní druhy metlička křivolaká kociánek dvoudomý brusnice borůvka logo_mu logo_fss [USEMAP] logo Steno- Stenovaletní označení pro druhy s úzkou ekologickou valencí Stenoekní označení pro druhy vyskytují se ve velmi specifických podmínkách Příkladem mohou být druhy vázané na úzké rozmezí půdních podmínek Acidofyty: vyhledávají kyselá stanoviště (některé jsou dokonce kalcifobní) bělomech sivý Indikátor kyselých půd, akumulace surového humusu, indikátor podzolizace Kalcifóbní druhy metlička křivolaká kociánek dvoudomý brusnice borůvka Antennaria dioica Antennaria dioica Antennaria dioica http://botany.cz/cs/ logo_mu logo_fss [USEMAP] logo Steno- Stenovaletní označení pro druhy s úzkou ekologickou valencí Stenoekní označení pro druhy vyskytují se ve velmi specifických podmínkách Příkladem mohou být druhy vázané na úzké rozmezí půdních podmínek Acidofyty: vyhledávají kyselá stanoviště (některé jsou dokonce kalcifobní) bělomech sivý Indikátor kyselých půd, akumulace surového humusu, indikátor podzolizace Kalcifóbní druhy brusnice borůvka http://botany.cz/cs/ Výsledek obrázku pro brusnice borůvka botany cz Výsledek obrázku pro brusnice borůvka botany cz logo_mu logo_fss Výsledek obrázku pro bělomech sivý [USEMAP] logo Biomonitoring •sledování stavu a změn životního prostředí za pomoci živých organismů • •sledujeme většinou kvalitativní změny prostředí • •využívá druhů stenoektních vůči určitému faktoru/rům prostředí • •indikované změny prostředí mohou mít nejrůznější příčiny (GKZ, vulkaminumus, znečištění ovzduší, záplavy) • •často se rovněž různé změny v životního prostředí ovlivňují: např. ztráta diverzity stanovišť a eutrofizace • • • • • • Výsledek obrázku pro smrková monokultura Výsledek obrázku pro bělomech sivý Související obrázek Zdroje fotografií: http://www.biolib.cz/ nature.hyperlink.cz ekolist Výsledek obrázku pro xanthoria polycarpa Výsledek obrázku pro kulturní zemědělská krajina [USEMAP] logo logo_mu logo_fss Výrazné změny prostředí na území ČR od 20. stol. Acidifikace 14816 Hůnová, Iva, Jana Maznová, and Pavel Kurfürst. "Trends in atmospheric deposition fluxes of sulphur and nitrogen in Czech Forests." Environmental Pollution 184 (2014): 668-675. Související obrázek [USEMAP] Pokles úživnosti lesních půd v důsledku acidifikace Lesní půda – chléb lesa – je méně bohatá na živiny, než odpovídá našim předpokladům… Výstupy projektu BioSoil Dle metodiky ÚHUL (2009): Normální (K): 10-20% BS Středně bohatá (S): 20-30% Bohatá (B): víc, než 30% [USEMAP] logo logo_mu Výrazné změny prostředí na území ČR od 20. stol. Eutrofizace Hůnová, Iva, Jana Maznová, and Pavel Kurfürst. "Trends in atmospheric deposition fluxes of sulphur and nitrogen in Czech Forests." Environmental Pollution 184 (2014): 668-675. 14816 1995 Výsledek obrázku pro eutrofizace Související obrázek 2015 logo_fss [USEMAP] Pod pojmem eutrofizace rozumíme nadměrný vstup živin do prostředí v souvislosti s lidskou činností. Tento vstup povětšinou vede k výraznému poklesu biodiverzity a „globalizaci ekosystémů a krajiny“ – v krajině pak naprosto dominuje pouze několik málo druhů. Nejčastější příčinou eutrofizace jsou reaktivní formy dusíku a také minerální formy fosforu. Reaktivní formy dusíku se do prostředí dostávají díky spalování fosilních paliv a nadměrnému používání minerálních hnojiv. Nadměrné množství fosforu pak ovlivňuje především zemědělskou krajinu a vody. Acidifikace a eutrofizace: příklady změn pokles pH Čertova jezera na Šumavě: (Šumava je přitom považována za relativně acidifikací méně zasažené území) 6,5 až 7,0 v roce 1936, 4,5–4,8 v roce 1976 v pramenech Krušných hor byl v letech 1980-1990 zaznamenám 10-ti násobný vzestup koncentrace NO3- oproti rokům 1955 – 1959 http://i.idnes.cz/08/071/org/TOM241d99_sumava_certovo_jezero.jpg http://www.klimatickazmena.cz/runtime/cache/eutrofizace-koncetrace-dusicnanu-cd245b314b3beb1a8db0c1 74d28ecb62.jpg logo Je zřejmé, že především v zemědělských oblastech jsou koncentrace za legislativní hranicí limitů pro pitnou vodu (50 mg NO3/l) i za limity pro environmentální kvalitu (24 mg NO3/l). http://www.klimatickazmena.cz/ [USEMAP] http://www.klimatickazmena.cz/runtime/cache/eutrofizace-koncetrace-fosforu-8f6aaa1f9dafabea78cafa65 d2d63076.jpg Acidifikace a eutrofizace: příklady změn pokles pH Čertova jezera na Šumavě: (Šumava je přitom považována za relativně acidifikací méně zasažené území) 6,5 až 7,0 v roce 1936, 4,5–4,8 v roce 1976 v pramenech Krušných hor byl v letech 1980-1990 zaznamenám 10-ti násobný vzestup koncentrace NO3- oproti rokům 1955 – 1959 http://i.idnes.cz/08/071/org/TOM241d99_sumava_certovo_jezero.jpg logo Je zřejmé, že především v zemědělských oblastech jsou koncentrace za legislativní hranicí limitů pro pitnou vodu (0.15 mg P/l) i za limity pro environmentální kvalitu (0.05 mg P/l). http://www.klimatickazmena.cz/ [USEMAP] Vyhláška omezující sloučeniny fosforu v pracích prostředcích (Vyhl. 78/2006 Sb.), která nabyla účinnosti až v roce 2006, je také smutnou vizitkou. Nevztahuje se totiž ani na průmyslové praní, ani na mycí prostředky na nádobí. Před čtyřiceti lety by byla zásadním průlomem, ale dnes, kdy většina domácností je vybavena myčkou, zůstává polovičatá. http://vodnihospodarstvi.cz/boj-o-fosfor/ Související obrázek logo logo_mu logo_fss Výrazné změny prostředí na území ČR od 20. stol. http://volny.cz/salim/images/repka.jpg http://ucebnice2.enviregion.cz/userFiles/13-fragmentace-krajiny-Cr-1980_2.jpg http://ucebnice2.enviregion.cz/userFiles/15-fragmentace-krajiny-Cr-2040_2.jpg Fragmentace krajiny, chemizace zemědělství evernia.cz [USEMAP] https://www.stream.cz/adost/10019667-smrt-nese-jmeno-glyfosat logo logo_mu logo_fss google.maps [USEMAP] logo_mu logo_fss Bioindikátory kvality ovzduší Vážná varování vv lese nenajdeme klouzky, lišky, ryzce v vsmrky mají méně než 5 ročníků jehličí v vv okolí nenajdete keříčkovité a lupenité lišejníky logo Výsledek obrázku pro klouzek naturfoto Výsledek obrázku pro klouzek naturfoto klouzek obecný klouzek sličný Související obrázek liška obecná naturfoto.cz [USEMAP] Liška obecná = lišky rostou většinou ve skupinách a to jak v listnatých, tak i v jehličnatých lesích. Daří se jim především pod borovicemi, břízami a buky. V posledních letech se opět začínají hojněji objevovat, což je velmi příznivé, protože jsou považovány za dobrý indikátor čistoty prostředí. Klouzek obecný = patří mezi nejhojnější kosmopolitní houby vázané na některé druhy borovic s dvěma jehlicemi ve svazku, především na borovici lesní (Pinus sylvestris). Klouzek sličný = v lesích všech typů pod modřiny nebo v jejich blízkosti, na holém jehličí nebo v trávě logo_mu logo_fss Bioindikátory kvality ovzduší Vážná varování vv lese nenajdeme klouzky, lišky, ryzce v vsmrky mají méně než 5 ročníků jehličí v vv okolí nenajdete keříčkovité a lupenité lišejníky logo ryzec pravý ryzec syrovinka Výsledek obrázku pro ryzec obecný Výsledek obrázku pro ryzec syrovinka http://nahouby.cz/ [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky logo_mu logo_fss Bioindikátory kvality ovzduší Vážná varování vv lese nenajdeme klouzky, lišky, ryzce v vsmrky mají méně než 5 ročníků jehličí v vv okolí nenajdete keříčkovité a lupenité lišejníky logo Výsledek obrázku pro branching of norway spruce zdravý smrk má sytě zelené a nezkrácené jehličí, při pohledu ze vzdálenosti alespoň trojnásobné délky stromu není koruna prořídlá (nejsou vidět „průstřely“) a nese minimálně sedm ročníků jehličí [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky logo_mu logo_fss Bioindikátory kvality ovzduší Znaky kvality vnejrůznější životní formy lišejníků (korovité, lupenité, keříčkovité) jsou hojně zastoupeny v vvýskyt lišejníku provazovky v vsmrky mají sedm a více ročníků jehličí v vna listech javorů jsou nápadné černé skvrny, způsobené výskytem houby svraštělky javorové logo Související obrázek lišejník rodu provazovka Rhytisma acerinum http://botany.cz/ [USEMAP] logo_mu logo_fss Lišejníky jako bioindikátory logo https://eluc.kr-olomoucky.cz/ •lišejník = lichenizovaná houba • •soužití mykobionta a fotobionta • • • • • https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18447/content_misni_ka_pr__kovit_01.jpg https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18443/content_IMG_0611.JPG https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18446/IMG_0152.JPG Výsledek obrázku pro algae photosynthesis [USEMAP] logo_mu logo_fss Lišejníky jako bioindikátory logo https://eluc.kr-olomoucky.cz/ •bylo popsáno celkem 15 000 druhů lišejníků • •lišejníky se dokáží přizpůsobit extrémním podmínkám a téměř každému podkladu: rostou na kůře stromů, kamenech, betonu, v pouštích, na krovkách brouků i ve sluncem vybělených lebkách mrtvých zvířat… • •druh Verrucaria serpuloides žije trvale ponořen v mrazivých arktických vodách • •vazbu lišejníků na kvalitu ovzduší podtrhuje fakt, že vstřebávají vzdušnou vlhkost a nejsou ukotveny v půdě, která má obecně pufrační účinky • • • • • • https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18447/content_misni_ka_pr__kovit_01.jpg https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18443/content_IMG_0611.JPG https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18446/IMG_0152.JPG [USEMAP] logo_mu logo_fss Lišejníky jako bioindikátory logo https://eluc.kr-olomoucky.cz/ •dělení stélek dle morfologie je přínosné z hlediska bioindikace, jelikož citlivost dle znečištěnému ovzduší stoupá v řadě: korovitá < lupenitá < keříčkovitá •korovitá stélka pevně přirůstá k podkladu, nelze ji bez poškození odebrat, výskyt těchto lišejníků není vázán na dostatečnou vzdušnou vlhkost • •lupenitá stélka se často větví do mnoha bizarních lalůčků, stélka je přirostlá buď v jednom místě, nebo volně celou plochou, dá se však odstranit z podkladu bez poškození, najdeme je v oblastech s vysokými srážkami • • • • • • • https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18447/content_misni_ka_pr__kovit_01.jpg https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18443/content_IMG_0611.JPG https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/18446/IMG_0152.JPG korovitá stélka misnička práškovitá lupenitá stélka terčovka bublinatá keříčkovitá stélka dutohlávka sobí •keříčkovitá stélka, roste jako od podkladu jasně odstávající útvar, který často tvoří různé válcovité útvary (dutohlávky), nebo útvary provázkovité (provazovka) • [USEMAP] •Mimořádně znečištěné ovzduší na kůře stromů či betonových površích rostou pouze povlaky jednobuněčné řasy zrněnky •Silně znečištěné ve spodní části kmenů roste korovitý lišejník misnička •Středně znečištěné na budovách, plotech, stromech a náhrobcích, s preferencí vápenatých podkladů roste úzce lupenitý lišejník terčovník zední, na azbestu může být nalezen i v silně znečistěných oblastech •Mírně znečištěné na skalách, zdech i stromech roste široce lupenitý lišejník terčovník skalní (býval používán i jako barvivo na vlnu) •Téměř čisté na stromech roste široce lupenitý lišejník terčovka bublinatá • • • • • • • logo_mu logo_fss Stupnice kvality ovzduší dle zastoupení lišejníků logo Výsledek obrázku pro řasa zrněnka Výsledek obrázku pro misnička Zdroje fotografií: http://www.biolib.cz/ [USEMAP] •Mimořádně znečištěné ovzduší na kůře stromů či betonových površích rostou pouze povlaky jednobuněčné řasy zrněnky •Silně znečištěné ve spodní části kmenů roste korovitý lišejník misnička •Středně znečištěné na budovách, plotech, stromech a náhrobcích, s preferencí vápenatých podkladů roste úzce lupenitý lišejník terčovník zední, na azbestu může být nalezen i v silně znečistěných oblastech •Mírně znečištěné na skalách, zdech i stromech roste široce lupenitý lišejník terčovník skalní (býval používán i jako barvivo na vlnu) •Téměř čisté na stromech roste široce lupenitý lišejník terčovka bublinatá • • • • • • • logo_mu logo_fss Stupnice kvality ovzduší dle zastoupení lišejníků logo Výsledek obrázku pro terčovník zední Výsledek obrázku pro terčovka bublinatá Související obrázek Zdroje fotografií: http://www.biolib.cz/ [USEMAP] Stupnice kvality ovzduší dle zastoupení lišejníků logo •Čisté ovzduší na větvích stromů a výše na kmenech roste keříčkovitý lišejník větvičník slívový se stélkou dlouhou až 6 cm •Výjimečně čisté ovzduší Na stromech rostou „vousy“ (např. Krakonošovy vousy) – keříčkovitá stélka – provázky lišejníku rodu provazovka dlouhé 1-20 cm • • • • • • • Zdroje fotografií: http://www.biolib.cz/ Výsledek obrázku pro větvičník slívový Výsledek obrázku pro provazovka biolib [USEMAP] logo Vliv změn na pH na vodu (a půdu) logo_mu logo_fss Výsledek obrázku pro pH scale Výsledek obrázku pro pH scale BioNinja [USEMAP] logo Půdní pufrační systém logo_mu logo_fss http://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0016706101000271-gr2.gif [USEMAP] logo logo_fss Půdní reakce aktivní v organominerálním horizontu lesních půd (2013) Zdroj: Reininger, Průzkum výživy lesa, ÚKZUZ [USEMAP] logo Odolnost organismů vůči rostoucí kyselosti vody 7 6 5 3 4 6,5 poškození vápnitého krunýře raků 6,0 mladí lososi, pstruzi a siven se nelíhnou z jiker 5,7 umírají drobní korýši, hmyz, plži, mlži, plankton 5,5 žádný druh ryb se nemůže rozmnožovat 5,0 hynutí starších okounů a štik, mladí jsou už uhynulí 4,5 již nepřežije ani dospělý úhoř, či siven 4,5 rostou jen některé mechy a nejodolnější hmyz a plankton [USEMAP] logo Odolnost organismů vůči rostoucí kyselosti vody 7 6 5 3 4 Okoun říční 5,0 hynutí starších okounů a štik, mladí jsou už uhynulí Výsledek obrázku pro okoun říční [USEMAP] logo Odolnost organismů vůči rostoucí kyselosti vody 7 6 5 3 4 4,5 již nepřežije ani dospělý úhoř, či siven http://www.crsmsodry.cz/wp-content/uploads/2014/12/Siven-2.jpg Siven americký [USEMAP] logo_mu logo_fss Další druhy s indikačním či akumulačním potenciálem logo důlkatec plicní - lišejník – neutrofizovaná kůra - velmi čistý vzduch (SO2) terčník zední (Xanthoria parietina) - lišejník – nadbytek minerálních forem dusíku v prostředí kopřiva dvoudomá - bylina – nadbytek minerálních forem dusíku v půdě šťovík alpský - bylina – nadbytek minerálních forem dusíku v půdě mochna husí - bylina – nadbytek minerálních forem dusíku v půdě bez černý - keř – nadbytek minerálních forem dusíku v půdě [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky logo_mu logo_fss Další druhy s indikačním či akumulačním potenciálem logo důlkatec plicní - lišejník – neutrofizovaná kůra - velmi čistý vzduch (SO2) Výsledek obrázku pro důlkatec plicnà Zdroje fotografií: http://www.biolib.cz/ [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky logo_mu logo_fss Další druhy s indikačním či akumulačním potenciálem logo Zdroje fotografií: http://www.biolib.cz/ šťovík alpský - bylina – nadbytek minerálních forem dusíku v půdě Výsledek obrázku pro Å¡Å¥ovÃk alpský [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky logo_mu logo_fss Další druhy s indikačním či akumulačním potenciálem logo Zdroje fotografií: http://www.biolib.cz/ Výsledek obrázku pro mochna husà mochna husí - bylina – nadbytek minerálních forem dusíku v půdě [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky logo_mu logo_fss Zdroje informací logo Zdroje informací: Petr Anděl, Ekotoxikologie, bioindikace a biomonitoring Jiří Kulich a kol., Bioindikace a biomonitoring aneb Jak poznat, v jakém prostředí žijeme [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky logo_mu logo_fss Úkol do naší příští hodiny (17.12.2020) logo Vyberte si jeden určitý environmentální problém (např. nadbytek reaktivních forem dusíku v prostředí, zasolení půd, nadbytek fosforu ve vodách, okyselení půdy, znečištěné ovzduší obecně), fragmentace krajiny, příliš intenzivní a chemizované zemědělství – nastudujte si k němu informace z relevantních zdrojů Navrhněte jakou sadou bioindikátorů by byl daný problém zjistitelný, monitorovatelný Máte ve svém okolí nějaké takové místo? Jestli to bude možné a bezpečné, vypravte se na něj a zjistěte, zda jsou tam vybrané organismy přítomny, či nepřítomny… Svá zjištění, poznatky a závěry shrňte v písemné formě do dokumentu ve wordu, který bude dlouhý 2-3 strany textu + případná fotodokumentace. [USEMAP] Ryzec obecný = roste místy hojně, ve skupinách, obvykle v travnatých či mechových místech pod borovicemi, často v mladých porostech či na jejich okrajích, např. u lesních cest. Ryzec syrovinka = roste roztroušeně v listnatých, smíšených i jehličnatých lesích pod duby, buky, habry, borovicemi, smrky