Podmínky prostředí a zdroje Podmínky prostředí •Nejsou činností organismů “spotřebovávány”, a tím méně dostupné pro jiné organismy •biotické a abiotické •Např. Teplota, pH, někdy vlhkost, salinita Zdroje •Jsou “spotřebovávány” (když to získám já, nezíská to jiný) •Stavební látky organismu, využitelná energie, prostor, (ale i sexuální partner) •např. Anorganické látky v půdě a sluneční záření (pro autotrofy), jiné organismy k sežrání (pro heterotrofy), ale i hnízdní dutiny, “perching sites”, etc. Gradienty podmínek prostředí Rozsah tolerance, též ekologická valence Růst biomasy rostliny v závislosti na teplotě V optimálních podmínkách mají druhy nejvyšší fitness •FITNESS (způsobilost, zdatnost, schopnost – žádný z těchto termínů není plným ekvivalentem) • = relativní úspěšnost jedince (nebo určitého genotypu) v předání genetické informace druhu (její konkrétní varianty, genotypu) do další generace • Hodnota optima závisí na dalších faktorech •Když mám dost vody, tak mě vyhovuje větší teplo •Podmínky nejsou stálé - nejen průměr, ale i variabilita podmínek je důležitá •Organismy žijí v průměru, ale přežívají extrémy Co dělat v nepříznivém období •Dočasně se odstěhovat - ale stěhování něco stojí - energie, nebezpečí pro přežití •Adaptovat se - některé organismy to řeší různými klidovými stádii, které jsou méně citlivé (od hybernace savců, přes vajíčka nebo kukly hmyzu po semena rostlin) - ale jakékoliv přizpůsobení také něco stojí •“Ekonomické” úvahy - co jako organismus získám, co ztratím (“cost - benefit analysis”) Často užíváme antropomorfizace (co získám, co ztratím) •Je to zkratka pro: evoluce favorizovala takové organismy, u kterých je poměr cost:benefit co nejvýhodnější, tj. s největším ziskem s ohledem na ztrátu (nebo vklad) •neboli: to, že se organismy chovají “rozumně” je důsledkem toho, že ty, které se tak nechovaly, byly selekcí vyloučeny Teplota - na čem závisí •Klesá se zeměpisnou šířkou (ale teplotní maxima nejsou úplně na rovníku) •Blízkost moře snižuje její variabilitu •Mění se s nadmořskou výškou •Na svahu (a v temperátu) se mění s orientací (v nížině nejteplejší JZ, v horách JV) • • Teplota -na čem závisí •Makroklima a mikroklima - vliv reliéfu - stékání studeného vzduchu do údolí •Ve vodě a v půdě - kolísání teplot je tlumeno hloubkou •Minima teplot na povrchu půdy jsou ovlivněna sněhovou pokrývkou (časté v horách) - rozdílnost závětrné a návětrné strany - AO systémy • Organismy Endotermní Endothermic •(regulují svou teplotu vytvářením tepla ve vlastním těle) - dost odpovídá organismům homoiotermním kasuar5 stromoklokan Teplo získávají z metabolismu a jsou schopny účinně regulovat svoji teplotu (ta ale může i regulovaně dost klesnout - např. při hybernaci) Organismy ektotermní (ectothermic ) - jsou závislé na vnějších zdrojích tepla (přestože svoje teplo také vytvářejí) - dost odpovídá organismům poikilotermním narcis Pozor •I ektotermní organismy dokáží (často účinně) regulovat svoji teplotu (např. behaviorální termoregulace, typická pro plazy, hmyz apod.) – •[proto pozor na definici „poikilotermní“ jako teplotu prostředí kopírující] Fyziologický čas - koncepce denních stupňů (growing degree days) •“Nasčítává” se čas, po který je dost teplo, aby probíhaly fyziologické pochody •Časté použití pro odhad vývoje populace •princip - když je zima, vývoj probíhá pomalu (a třeba jen po nejteplejší část dne) a proto trvá dlouho Tolerance k jiným než optimálním teplotám •Rozsah tolerovaných teplot je různý pro různé procesy •Organismus je často schopen přežívat v širokém rozsahu teplot, přijímat potravu v uzším teplotním intervalu, a pro rozmnožování potřebuje téměř optimální podmínky •Tolerance se liší podle vývojového stádia • Extrémní teploty - (nebezpečně vysoké) •Často - od optimální teploty k přehřátí je jenom krůček - křivka může být asymetrická •K přehřátí dojde buď vliven záření, nebo vlivem teploty okolí (vzduchu, vody) •Vysoká teplota může buď inaktivovat, nebo i denaturovat enzymy, ale také měnit poměr dějů - u kytek víc roste dýchání než fotosyntéza • Jak se nepřehřát •Stínit se - (např. hvězdovvité trichomy rostlin) •Schovat se do stínu (když jsem pohyblivý organismus) •Využít odparného tepla (živočichové - pocení i rostliny - transpirace) - ale musím mít dost vody; často je obtížné rozlišit, kdy škodí přílišné teplo, a kdy sucho Extrémní teploty - nízké •Fyziologicky - mráz - nebezpečí vzniku ledu v organismu (stačí krátkodobě) •Zmrzlá půda značí pro rostliny i nemožnost příjmu vody a v ní rozpuštěných anorganických látek •“Dlouhodobý” vliv nízkých teplot (byť nad bodem mrazu) - organismus nestíhá asimilaci; nebo není potrava; Jak nezmrznout •Někdy může být škodlivý i chlad vysoko nad bodem mrazu (adaptace, ale i aklimatizace jednotlivých organismů) •=> někdy je důležitější náhlý pokles teploty než vlastní hodnota - nebezpečí pozdních mrazíků (“zmrzly nám meruňky”) Jak nezmrznout - jsem rostlina •Polštářovitá růstová forma • • • • Jak nezmrznout - jsem rostlina •“Huňatý svetr” (hlavně kolem květů) • • • • Ztráta tepla je závislá na povrchu -nejmenší povrch při daném objemu má koule •Allenovo pravidlo - homoiotermní živočichové • • - s rostoucí teplotou se prodlužují extremity (výrůstky) těla •(pro srovnávání příbuzných živočichů) Ztráta tepla je závislá na povrchu - čím větší živočich, tím menší procento hmoty je v povrchové vrstvě •Bergmanovo pravidlo - endo- i ektotermní ž. • • - s klesající teplotou roste velikost živočichů (neplatí tak úplně obecně) •(pro srovnávání příbuzných živočichů) Další důležité gradienty prostředí •Vlhkostní - voda je zdroj, ale všeho moc škodí - Příliš mnoho vody => málo kyslíku •Gradient salinity - do určité míry je i gradientem vlhkosti - vysoká salinita způsobuje “fyziologickou suchost” - je třeba jít proti osmotickému tlaku •Gradient pH, půdní textury, úživnosti (vlastně dostupnosti zdrojů) [zdroje budou probrány při kompetici] Fyziologické a ekologické optimum •Většina tzv. slanomilných rostlin roste dost dobře bez soli, pokud je zbavena konkurence • •Totéž může platit pro pH Salicornia europea Habitat a nika •Habitat je adresa, nika je povolání •Abstrakce - nika jako podprostor v abstraktním mnohorozměrném prostoru •Základní (fundamentální) a realizovaná nika •Realizovaná (omezena dalšími faktory, velmi často kompeticí) Bioindikace a bioindikátory •Cíl - poznat podle organismů, jaké je prostředí, např. •Rostou tady kaktusy -> je tady asi sucho •Kvete tu lekním -> je tady vlhko až mokro •Koncepce indikačních hodnot (pro kytky Ellenberg) •Pozor na možná omezení •Jsou ale i výhody - organismy „integrují“ charakteristiky prostředí Výpočet průměru •Každý druh je charakterizován svým ekologickým optimem (na relativní stupnici) •Charakteristikou plochy je průměr indikáčních čísel všech přítomných druhů, tedy • • Průměr pro plochu = Σ i / n i - jsou indikátorové hodnoty pro jednotlivé přítomné druhy, n je počet druhů Vážený průměr •Předpokládám, že druhy, které jsou na lokalitě hojné jsou ty, pro které je lokalita blízko jejich optimu, a proto těmto druhům dávám vyšší váhu: •VP= (Σ w×i) / Σ w, kde w je nějakou mírou zastoupení daného druhu • Půda, voda vzduch •Organismy mohou žít ve vzduchu, ve vodě, v půdě - ale nejčastěji na jejich rozhraní (alespoň dvou z nich) •Fyzikální a chemické vlastnosti daných prostředí determinují podmínky a problémy, které organismy s daným prostředím mají - řadu z nich můžeme “dedukovat” na základě základních fyzikálních a chemických zákonitostí (žít na vzduchu znamená vždy v kontaktu s půdou [alespoň občas], ve vodě mohu žít permanentně i ve sloupci vody) Fotosyntetizující organismy •Potřebují světlo, tj. fotosyntetická část musí být nad povrchem půdy, ve vodě jsou schopny žít jen do určité hloubky, dané průnikem PhAR (Photosynthetically Active Radiation). V půdě jen řasy při povrchu, jinak u pokročilejších rostlin orgány k získávání živin a vody, ale fotosyntetický aparát je nad povrchem půdy Některé rozdíly voda - vzduch (z hlediska organismů) •Jiná měrná váha - nadnášení ve vodě - nepotřebuji tolik zpevňovacích pletiv – menší problém být hodně velký •Rychlost difuze plynů - řádově rychlejší na vzduchu než ve vodě - proto ve vodním (nebo silně podmáčeném) prostředí se musím “starat” o přísun kyslíku, CO2 etc. •Vyšší viskozita vody - omezení pro pohyb (zvlášť u malých organismů) - množství pasivně se pohybujících organismů s proudem • Některé rozdíly voda - vzduch (z hlediska organismů) •Vyšší tepelná vodivost vody - zvlášť pro endotermní (homoiotermní) organismy - je třeba mít dobrou tepelnou izolaci •Voda - stálejší prostředí - nejsou tak velké výkyvy teplot (především v denním, ale i v sezónním cyklu) •Pozn. Typická přizpůsobení suchu ukážeme při “procházce biomy”