Polární biologie rostlin Kontakty na přednášející proí Ing. Miloš Barták, CSc. Mgr. Kateřina Trnková mbartak@sci.muni.cz ,0,7,cn , 184745@mail.muni.cz Osnova 1. Úvodní hodina (Aktuality z polárního výzkumu) 2. Biomy (Arktida, Antarktida) 3. Mikrobiální povlaky, půdní krusty 4. Řasy a sinice 5. Speciální typy vodních biotopů a jejich autotrofové 6. Mechy, játrovky 7. Vyšší rostliny polárních krajů 8. Ekologie rostlin 9. Fyziologie rostlin v polárních podmínkách 10. Životní strategie extremofilů 11. Plánování polární expedice, práce v terénu 12. Studentské projekty (práce s mapou) 13. Případové studie z Antarktidy/Svalbardu 14. Závěrečný seminář Polární kraje - dějiště objevitelských závodů 9.1.1909 - Čtyřčlenná britská expedice pod vedením E. Shackeltona došla na vzdálenost 180 km od jižního pólu, přežili. 14.12.1911 - Pětičlenná norská expedice pod vedením R. Amundsena došla na jižní pól, prežili. 17.1.1912- Pětičlenná britská expedice pod vedením R. Scotta došla na jižní pól, všichni zahynuli. http://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Falcon_Scott http://en.wikipedia.org/wiki/Roald_Amundsen Dnes podobné, jako před sto lety - závod o _navrtání podledovcovych jezer • Rusové - jezero Vostok - 1400 km2, 4 km ledu. Vrtáno od 90. let, provrtáno 6.2.2012. Mikrobi nalezeni nad hladinou, v samotném jezeře dosud ne. • Britové - jezero Ellsworth - 30 km2, 3,4 km ledu. Vrtáno v prosinci 2012 čistou a rychlou technologií (očekávaná doba vrtu 100 hodin), projekt pro závadu ukončen. • Američané - jezero Whillans - 60 km2, 0,8 km ledu. Provrtáno 28.1.2013, nalezen život. Závod ruských, britských a amerických výzkumníků zbytku světa Je tam život? Ekosystém izolovaný miliony let od Stále je co objevovat © Biomy 2.0 1.8-1.6-1.4-1.2 1.0 0.8-0.6-0.4-0.2 0.0 Ozářenost zemského povrchu Insolation at Different Latitudes A- K 4 ^^^^ \ Jan. Feb. Mar. Apr, May Jun. Jul. Aug. Sep. Oct. Nov. Dec. Month Yearly Moan ol I r rau lance- in W.'m" I I I I"ľ © SoDa Services, Copyright Mines ParisTech / Armines 2006 ■............ * -f -£ ŕ * -ŕ -F ^ <ŕ K+ ^ -ŕ ^ ^ .ŕ ď é1 -ŕ -ŕ ^ ^ ^ ^ *■ -ŕ ^- ^ ŕ-- ŕ- ^ ^- +p- ^- ^- ^- ^- ^- ŕ- ^p- ^- ^ ^- ~- j- ar f a' ^- Teplota zemského povrchu Světové biomy Tajga • Severský jehličnatý les • Do Arktidy zasahuje okrajově - nesouvislé porosty nízkých stromů, tzv. lesotundra Tundra • Nízký porost tvořený převážně vytrvalými trsnatými bylinami, poléhavými keři (do 1 m nad zemí), mechy a lišejníky • 8-10 měsíců pod sněhem • Pastva pro soby, karibu, pižmoně, polární zajíce apod. Mrazové pouště • Území pokrytá ledovcem, nunataky, případně tzv. suchá údolí, která jsou sice bez ledu, ale sucho a mráz umožňují růst jen nejodolnějším druhům • Na odledněných místech mohou růst lišejníky, na ledovci jen řasy • Vetsi živočichové (jsou-li jací) hledají potravu v moři Klimatické poměry polárních oblastí Mrazové teploty po většinu roku Nízké srážky (není nutné) Silné větry 400 E o, c 300 g ra +± Q- O £ 200 TO c c < 100 Whittaker Biome Diagram Originally from RH Whittaker Communities and Ecosystems 1975; Modified from RE Ricklefs The Economy of Nature 2000 Subtropical Desert 30 20 10 0 Average Temperature <^C) -10 Point Barrow Resolute ♦c 40 annual mean 12.2*C 104 mm 1 I 1 1 I : 1111111 J FMAM J J ASONO NP 7-8 •c 40 60- annual mean 18 2* C 95 mm mm 20 J FMAMJ J A SON0 •c 40 ■jo 0 -20 -40 mm 40 -60 20 annual mean - 16 2* C J F MAMJ J A SOND Centrale 40 annual mean 28 1"C 400 mm (monlhtr MI« '. V JF MAMJ J ASONO 7\ ^ .Y.kutf* Centra*/ |Jljocd 7/ VuflTJT.k 10* C Isotherm July - Maximum extremo temperature Minimum extreme temperature Daily mean temperature range Monthly precipitation 104mm Annual total To COftWt C*V*b /0 0* ä Permafrost • o O O •o°o 0 Ohrožení polárních ekosystémů Oteplování klimatu - Arktida a Antarktický poloostrov jsou nejrychleji se oteplující místa Těžba nerostných surovin Polární ekosystémy se z jakékoli změny zotavují pomalu Arktida a Antarktida Vymezení Arktidy Používá se několik různých definic: 10° izoterma neitepleišího měsíce v roce Vymezení podle Nordenskjólda Množství záření pod 62,7 kJ/cm2/rok Hranice souvislého permafrostu Polární kruh Definice podle Atlasu Arktiki Hranice výskytu stromů (není na obrázku) Figure J.L Boundaries of the Arctic. 1 - isotherm of trie wannest month 10°C> 2 - boundary of the Arctic after Nordenskjold, 3 - line denoting net radiation of 62,7 kJ/cmJ /year (15 kcal/ cmVyear), 4 - boundary of the permafrostf 5 - Arctic Circle, 6 - boundary of the Arctic after Vymezení Arktidy „Low Arctic" - jižnější kraje s vyšší a hustší vegetací „High Arctic" - severnější kraje s nízkou roztroušenou vegetací SUBARCTIC *-----"•». Principal vegetation zones in the Arctic. Redrawn from Longton (1988). Vymezení Antarktidy Antarktická zóna konvergence, MARITIMNI ANTARKTIDA < 00 Subantarktida - jen ojedinělé ostrovy Maritimní Antarktida - SV pobřeží Antarktického poloostrova a přilehlé ostrovy Mořské proudy Arktida Severní pól pokryt oceánem Mořské proudy od jihu —► přívod tepla a vlhka Antarktida Jižní pól na kontinentu Mořské proudy podél rovnoběžek (Západní příhon - největší mořský proud vůbec) —► izolace Zóna konvergence - rozhraní teplé, ale živinově chudé vody ze severu a studené, bohaté vody z jihu http://en.wikipedia.org/wiki/Climate_of_the_Arctic http://en.wikipedia.org/wiki/Climate_of_Antarctica Arktida Antarktida http://www.climate4you.com/Polar%20precipitation.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Climate_of_Antarctica Arktida vs. Antarktida - rostlinstvo • Hodně odledněných území - hodně místa pro rostliny • Desítky až stovky druhů cévnatých rostlin (např. Svalbard 164, Kanada 500 na hranici stromů a 50 ve „vysoké Arktidě" • Stovky druhů mechů a lišejníků • Rozšíření i na nejsevernějších ostrovech • Málo odledněných území - málo místa pro rostliny • 2 druhy cévnatých rostlin (Colobanthus quitensis, Deschampsia antarctica) • Cca 104 druhy mechů, 27 druhů játrovek, 380 druhů lišejníků a stovky druhů řas a sinic • Rozšíření - CR na ostrovech a Antarktickém poloostrově po 70°j.š., mechy na celém pobřeží, lišejníky až na 86°j.š. Antarktida - rostlinstvo Sloní ostrov - Antarktida VEGETATION OF ELEPHANT ISLAND 187 The species list for Elephant Island is as follows: Mosses Amblystegium subvarium] Andreaea depressinervis Andreaea gain i i Andreaea regular is* Bariramia patens* Brachythecium cf. antarcticum Brachylhecium austro-salebrosum Br yum antarcticum] Br yum algens* Br yum sp. Ceratodon cf. grossiretis Chorisodontium aciphyllum Dicranoweisia grimmiacea* Drepanocladus uncinatus Crimmia anturctici* Pohlia cruda var. imbricata Pohlia infiexa Pohlia nutans Polytrichum alpestre Polytrichum alpinum Tortuia conjerta Tortula excelsa Tortuia fuscoviridis Tortula cf. grossiretis Liverworts Ant helia jurat zk ana Barbilophozia halcheri Cephalozia hadia Cephaloziella varians Cephaloziella sp. Lophozia sp. Roivainenia jacquinotii Lichens A lectoria chalyheiformis Alectoria nigricans var. imp'exiformis A lectoria puhescens Ruellia anisomera Buellia coniops Bueilia latemarginata Buellia russa Caloplaca regalis Caloplaca sp. Catillaria corvmbosa Lichens (continued) Cladonia cf. balfourii Cladonia furcata Cladonia cf. gonecha Clad< mia metacorallifera Cladonia rangijerina var. vicaria Cladonia sp. Cyslocoleus niger Haematomma erythromma Himanlormia lugubris Lecanora aspidophora Lecanora alra Lecanora sp. Lecania brialmontii Lecidea sp. Leptogium sp. Mastodia tesselata Ochrolechia antarctica Ochrolechia Jrigida Pannaria sp. Parmelia saxaltiis Peltigera rufescens Pertusaria sp. Physcia sp. Placopsis contortuplicata Psoroma sp. Ramalina terebrata Rhizocurpon geographicum Rinodina petermanii Sphaerophorus globosus Stereocuulon alpinum Umbilicaria antarctica Usnea antarctica Usnea fasciata Verrucaria cf. maura Verrucaria racovitzae* Xanthoria candelaria Xanthoria elegans Xanthoria sp. Alga Prasiola crispa Flowering plants Colobanlhus quitensis Deschampsia antarct ica Sloního ostrova Species marked with an asterisk (*) were found with fruit. Species marked with a dagger (t) were collected ■| during earlier visits to Elephant Island. Historická odbočka - Sloní ostrov a Shackeltonova expedice http://www.coolantarctica.com/Antarctica%20fact%20file/History/south/south_pictures4 Aljaška - 63° s.š. „Low Arctic" Svalbard - 78° s.š. „High Arctic" © Kateřina Trnková Život vědce Arktida Dostupná hromadnou dopravou Města s potřebnou infrastrukturou Nebezpečí střetu s ledním medvědem Antarktida Obtížná dopravní dostupnost Není jiné osídlení, než vědecké základny České vědecké polární základny Základna Jihočeské Univerzity, Petunia Bukta, Svalbard Základna Johana Gregora Mendela patřící Masarykově Univerzitě, ostrov Jamese Rosse, Antarktida Svalbard - Petunia Bukta Svalbard - Petunia Bukta Antarktida - ostrov Jamese Rosse Děkuji za pozornost