7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 1 EKOLOGIEEKOLOGIE KRAJINYKRAJINY RNDr. Martin Culek, Ph.D. Geografický ústav MU 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 2 Antropogenní faktory 1. • Vliv člověka všestranný, na: • Historie vlivu člověka na území dnešní ČR: • do 40 000 let př.n.l. (starší a střední paleolit) • 40 000 – 10 000 př. n.l. (mladší paleolit) • 10 000 – 6 000 př. n. l. (mezolit ve stř. Evropě) • 6 000 – 100 n.l. (neolit, doba bronzová, starší doba železná (halštat), mladší doba železná (latén)) T: +2-4ºC, S+70% • 100 n. l. – 600 n.l. (doba římská + stěhování národů – Germáni, Hunové, Slované) – úpadek osídlení, úpadek zemědělství, opětovný rozvoj lesa, šíření posledních druhů stromů • 600 n.l. – 1200 n.l. (raný středověk) – Slované postupný nárůst obyvatelstva, vznik hradišť, vnitřní kolonizace nižších poloh (cca do 400 - 500 m n.m.) • 1200 – 1800 n.l. Poč. 13. stol. prudký rozvoj, zakládání měst, klášterů, začíná vnější kolonizace – Němci – hl. vyšší polohy, v 18. stol. až do nadm. výšky 1100 m. • 1800 – 1950 n.l. Průmyslová revoluce, ext. rozvoj zemědělství – řepa, kukuřice (=eroze), rozvoj měst, poč. pěstování jehličnatých lesních kultur • 1950 – 1992 n.l. socializace zemědělství – velká pole, ext. růst měst, průmyslu, ale zalesnění hor v Sudetech • 1992 – dodnes – to znáte 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 3 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 4 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 5 Antropogenní faktory 2. • Synantropní druhy • Domestikace – samovolná (pes, kočka, holub) • – násilná • Introdukce (40% flóry!) – cílená x nechtěná • Archeofyty x neofyty (po r. 1500) – vl. mák x bolševník, netýkavky Neofyty = často expanzivní druhy Neozoa = (plzák španělský) • Repatriace (reintrodukce) - ?? 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 6 Bolševník (Heracleum mantegazzianum) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 7 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 8 Antropogenní faktory 3a. • Přímé vlivy (zasažen sám organismus): • Mýcení (dřevo), žďáření lesa (půda) • Kosení – louka, spásání – pastvina (jalovec, hlohy, bodláky, lesní zvěř x domácí zvířata – jedle !!) • Vypalování – mineralizace, vyplavování (třtina křovištní, borovice) • Sešlap – zvířata i lidé – narušení… (rdesno ptačí) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 9 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 10 Rdesno ptačí (Polygonum aviculare) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 11 Antropogenní faktory 3b • Přímé vlivy (zasažen sám organismus) pokr: • Úmyslné výsevy a vysazování: rostliny – pole i lesy – s tím šíření synbiontů (tř. chloup.) živočichové – (kamzík, muflon) • Úmyslná likvidace organismů chemická – hl. pesticidy: – Rostlin: Plevele – herbicidy (totální, selektivní) – Živočichů: insekticidy, rodenticidy – nejen škodl. o., otrávené návnady • Úmyslná likvidace organismů mechanická – rostlin- orba, vyrýp. a trhání rostlin, čištění osiva koukol † – střelba lovných zvířat ale i predátorů (šelmy, dravci) • =► i změna konkurenčních vztahů =► i sekundární změny v biotě =►následné změny v krajině 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 12 Šíření introduko- vaného druhu - ondatry 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 13 Antropogenní faktory 4. • Nepřímé vlivy: mění stanoviště • Likvidace biotopů při výstavbě • Vysušování – hl. prameniště, rašeliniště, i v lesích! • Zavlažování (+zasolování) – v ČR málo • Ochuzování půdy – hrabání, vyvětvování, pasení v lesích • Hnojení – hl. louky, rybníky (ale i okraje lesů, meze…) • Akcelerovaná eutrofizace - splach vodou – louky, rybníky, spad dusíku – NOx – lesy, znečištění vod – N, P • Uvolnění živin odumřením lesa (mineralizace humusu) • Imise – hl. jezera, smrkové a jedlové lesy • Opuštění hospodaření – u antropog. podmíněných spol. louky, pastviny (jalovec), lesní pastva (jedliny) • Zestepnění krajiny • Globální změna klimatu (kudlanka?) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 14 Vývoj harmonické kulturní krajiny - stř. Čechy • Tmavozelená – lesy, světlezelená – TTP, bílá – pole, oranžová – sady, černé linie – hranice pozemků a cesty 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 15 Vývoj zemědělské krajiny - stř. Čechy • Světlezelená – TTP, bílá –pole, oranžová – sady, černé linie – hranice pozemků a cesty 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 16 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 17 Odvodňování pramenných oblastí - i dnes – Žďárské vrchy 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 18 Sinice – Finský záliv 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 19 Eutrofizace horského jezera 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 20 Přizpůsobení organismů prostředí • Anabolismus - přizpůsobení si prostředí (lesní mikroklima) • Adaptace – „přizpůsobení se“ vnějším dlouhodobým podmínkám, formou vytváření odchylek a přírodního či umělého výběru, prostředí působí jen selekčně. Změny +/- skokem • Adaptace umožňuje osídlit specifická prostředí. • Formy adaptace: • 1. většími změnami dědič. znaků – „náhodně“ x mutageny => trvalé - druhy – nemohou se křížit 2. méně fixované modifikace (ekomorfózy) (trvalé u jedince) ekotypy, geografické rasy 3. aklimatizace – krátkodobé změny • Zdatnost (fitness) – schopnost zanechat co nejvíc potomků. 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 21 • Divergence a fixace znaků (pěnkavky, šatovníci) – na Havajských ostrovech – dostali se, pak izolace 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 22 Horský ekotyp smrku krátké větve, válcovitá koruna 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 23 Přizpůsobení se organismů prostředí 3. • Konvergence znaků (ryby+velryby, kaktusy + pryšce + rozchodníky) Konvergence též – napodobení agresivního (nesytka x sršeň) • Ekologická vikariace – umožněna konvergencí znaků (kaktusy+pryšce) – Arizona x Kanárské ostrovy 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 24 Ekologická vikariace Kaktus - Arizona Pryšec – Kanárské ostrovy 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 25 Životní strategie • r-stratégové („oportunisté“): Většinou drobní živočichové, pionýrské rostliny • Rychlé rozmnožování => rychlý počáteční vzestup populace (pak ale rychlý pokles) • Široká ekologická amplituda • => rychlé šíření • Krátkověkost ( efemery ) • k-stratégové („konzervativci“): Bývají větší. Většina lesních stromů, velcí živočichové. • Pomalé rozmnožování => pomalý a pozdní vzestup populace (ale pak její dominance) • Úzká ekologická amplituda • => pomalé šíření • Dlouhověkost (a tvoří klimax) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 26 Ekosystémy • Ekosystém – označuje propojení biocenózy a jejího abiotického prostředí • Ekosystém: Obecný pojem, nevyjadřuje prostorovou velikost a hierarchii (ekosystém akvária, planety)! • Zavedl Angličan A.G. Tansley v r. 1935 • Analogie Rus A.N. Sukačev 1942 – biogeocenóza • Analogie Čech A. Zlatník – 60. léta 20. stol. – Geobiocenóza • Ekosystém – vždy otevřený systém !! • Tj. neustálá výměna látek a energie s okolím ekosystému 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 27 Schéma ekosystému – naučit se důkladně, kreslí se u zkoušky ↑Chem. látky z hornin 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 28 Energet. bilance Sl. záření v ekosyst. 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 29 Potravní řetězec (řetězce) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 30 Koloběh uhlíku a kyslíku – základních stavebních prvků organismů 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 31 Koloběh prvků v ekosystémech - N 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 32 CHOVÁNÍ EKOSYSTÉMŮ: Pojmy_1: Sukcese • Uspořádaný vývoj bioty na daném místě, kdy jedno společenstvo přechází v druhé a po staletích přechází v závěrečné stádium = klimax Import = export. Suma biomasy = konstantě V ČR klimax téměř vždy tvořen lesem. 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 33 Sukcese – členění dle: • Příčiny: endogenní (autogenní) • exogenní (alogenní) • Původu stanoviště: primární • sekundární • Rychlosti: Probíhající • Blokovaná • Hospodářské hled.: žádoucí • nežádoucí 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 34 Endo- genní sukcese: Počáteční stadium rašeliniště Třeboňsko – Červené blato 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 35 Závěrečné stadium rašeliniště Šumava – Horská Kvilda 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 36 Sukcese exogenní – příklad vodního ekosystému – vyvoláno vznikem nádrže 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 37 Primární sukcese: Surtsey – 1964 (1963-1967) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 38 Surtsey - 1998 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 39 Počet druhů rostlin 1965-2000 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 40 Salix phylicifolia – od r. 1998 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 41 Sukcese sekundární: dřeviny na bývalé pastvině 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 42 Sukcese v Růženině lomu 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 43 Blokované sukcesní stádium – sukcese nemůže pokračovat, protože eroze či jiné vlivy neumožňují vznik půd, stále se tedy začíná na víceméně holé skále či hlíně 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 44 Žádoucí sukcese: Haldy DP Březina u Letovic 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 45 Průběh sukcese Velikost jevu 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 46 Sekundární sukcese na úhorech (v Českém krasu) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 47 Chování ekosystémů – pojmy_ 2 • Ekologická stabilita = „zdraví“ ekosystému • Ekologická stabilita = schopnost ekosystému vyrovnávat změny způsobené vnějšími činiteli a zachovávat přirozené vlastnosti a funkce. (§5 zákona o ŽP z r. 1991). Není to stav! • Ekol. stabilita – vnitřní – vnější • Udržovaný ekosystém (nutná dodatková energie) • Překroční prahu odolnosti ekosystému • Zhroucení ekosystému 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 48 Chování ekosystémů – pojmy_3 • Ekosystém rezistentní - většina klimaxů • Ekosystém resilientní blokovaná sukcesní stádia, ohňové ekosystémy, rybníky Ekologická rovnováha (homeostáze) = dynamický stav, ve kterém … 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 49 CHOVÁNÍ EKOSYSTÉ MŮ - pojmy_4: Stresory ekosystémů dle délky a intenzity působení 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 50 Vyplavování živin v různých typech lesa 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 51 Eutrofizace horského jezera 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 52 Vliv množství dusíku na biodiversitu – příklad hnojení luk 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 53 Ekologická diversita a stabilita • Zpravidla – čím větší biodiversita, tím větší stabilita. Proč: • Klimax: (příklad: tropický prales) • Změněný ekosystém: nižší diversita, nestabilní, snaha o sukcesi, nutnost dodatkové energie, čím více změněný, tím více energie • Sekundární diversita (krajiny): Odizolování + koridory • Kostra ekologické stability krajiny: • Propojením většiny částí kostry: Územní systém ekologické stability krajiny (ÚSES) 7.5.2012 Aplikovaná ekologie - sylabus 54 Použitá literatura a podklady: • Barevné fotografie (není-li uvedeno jinak): Kolektiv (1996-2003) : Edice svazků Chráněná území ČR, Agentura ochrany přírody a krajiny ČR, Praha. • Barevné kresby: Kynčl, M. (nedat.): Přednášky z aplikované ekologie. MS. Fakulta architektury VUT v Brně. Brno. • Černobílé kresby: Šeda, Z. (1982): Ekologie rostlin. Skripta UJEP Brno. Brno. Forman, T.T., Godron, M. (1993): Krajinná ekologie. Překlad z anglického jazyka. Academia, Praha 1993.