Inovace a rozšíření výuky zaměřené na problematiku životního prostředí na PřF MU (CZ.1.07/2.2.00/15.0213) spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Ekologie Ekologické základy environmentalistiky • Ekologie - věda o vztazích organizmů a prostředí, ve kterém žijí, a organizmů k sobě navzájem - nehodnotící, výhradně popisná - někdy ekologií nazývána environmentalistika (obecně ) • Environmentalistika - řeší vztah člověka k životnímu prostředí, se zahrnutím jak popisné, tak i normativní složky - zaujímá hodnotící stanoviska (dobré X špatné) • Environmentalizmus – env. aktivizmus - společenské hnutí, s cílem prosazovat poznatky a závěry environmentalistiky ve společnosti Ekosystém • dynamický cirkulační systém živých organizmů a jejich neživého prostředí, mezi nimiž probíhá výměna hmoty, energie a informace • ekosystémy představují kvalitu, ze které vzešla lidská společnost a na které je existenčně závislá • člověk - nedílná součást řady ekosystémů • př. vliv člověka na krajinný ekosystém Ekologická stabilita • schopnost ekosystému vyrovnávat změny způsobené vnějšími činiteli a zachovávat své přirozené vlastnosti a funkce • čím větší diverzita ekosystému = tím větší stabilita - např. monokultura X smíšený les – lýkožrout smrkový • odolnost (rezistence) – schopnost ekosystému vzdorovat rušivému vlivu • pružnost (rezilience) – schopnost ekosystému vrátit se po narušení do původního stavu • většinou obě schopnosti, kapacity omezené ! Ekologická stabilita • schopnost ekosystému vyrovnávat změny způsobené vnějšími činiteli a zachovávat své přirozené vlastnosti a funkce • čím větší diverzita ekosystému = tím větší stabilita - např. monokultura X smíšený les – lýkožrout smrkový • odolnost (rezistence) – schopnost ekosystému vzdorovat rušivému vlivu • pružnost (rezilience) – schopnost ekosystému vrátit se po narušení do původního stavu • většinou obě schopnosti, kapacity omezené ! ENV014 Stabilita a chaos v ekologii (ekologická stabilita) Homeostáza • stav dynamické funkční rovnováhy → na úrovni jedinců až biosféry • základní předpoklad snahy všech organizmů → co nejdéle vykonávat životní funkce Homeostáza • stav dynamické funkční rovnováhy → na úrovni jedinců až biosféry • základní předpoklad snahy všech organizmů → co nejdéle vykonávat životní funkce • předpokladem homeostázy jsou soubory funkčních negativních zpětných vazeb udržujících systém v ustáleném stavu A B Y X Y X • pozitivní x negativní zpětná vazba Princip zpětné vazby Zpětné vazby v ekosystémech a společnosti Negativní zpětná vazba • vyrovnávací homeostatický mechanismus – na všech úrovních ekosystému (jedinci, populace, potravní řetězce, ekosystémy...) Př.: Stabilizace populací dravce a kořisti Př. Udržování stabilní hladiny cukru v krvi (aktivita enzymů, tlak krve, atd.) Př.: Ekonomické sankce za znečišťování ŽP, tresty obecně Zpětné vazby v ekosystémech a společnosti Negativní zpětná vazba • vyrovnávací homeostatický mechanismus – na všech úrovních ekosystému (jedinci, populace, potravní řetězce, ekosystémy...) Př.: Stabilizace populací dravce a kořisti Př. Udržování stabilní hladiny cukru v krvi (aktivita enzymů, tlak krve, atd.) Př.: Ekonomické sankce za znečišťování ŽP, tresty obecně Zpětné vazby v ekosystémech a společnosti Pozitivní zpětná vazba – v ekosystémech většinou fatální – vznik nového eko-systému Př.: Vymírání rostlinných a živočišných druhů (snižování biodiverzity) - způsobuje nestabilitu počtu odolnějších druhů - výkyvy teplot (vymíráním rostlin) a zhoršování prostředí, atd. Př.: Odměny a pochvaly Př.: Vztah lidské populace, produkce potravy a technologií: Př.: Zelená revoluce – technol. inovace → zvýšení zeměď. produkce → vzrůst počtu obyvatel → vzrůst počtu potenciálních investorů → více technol. inovací → zvýšení zeměď. produkce → vzrůst počtu obyvatel... Zpětné vazby v ekosystémech a společnosti Pozitivní zpětná vazba – v ekosystémech většinou fatální – vznik nového eko-systému Př.: Vymírání rostlinných a živočišných druhů (snižování biodiverzity) - způsobuje nestabilitu počtu odolnějších druhů - výkyvy teplot (vymíráním rostlin) a zhoršování prostředí, atd. Př.: Odměny a pochvaly Př.: Vztah lidské populace, produkce potravy a technologií: Př.: Zelená revoluce – technol. inovace → zvýšení zeměď. produkce → vzrůst počtu obyvatel → vzrůst počtu potenciálních investorů → více technol. inovací → zvýšení zeměď. produkce → vzrůst počtu obyvatel... Nosná kapacita prostředí, růstové křivky populací • NKP – vlastnost prostředí udávající, jak velká populace v tomto prostředí může dlouhodobě žít bez jeho narušení RK typu S – logistický růst – růst a ustálení populace na úrovni NKP • působí negativní zpětná vazba mezi populací a vlastnostmi prostředí • limitující faktory např. hustota populace, dostupnost zdrojů, počet dravců • ustanovení dynamické rovnováhy Př. populace dravců a kořisti, počet stromů na určité ploše, atd. Carrying capacity RK typu J – exponenciální růst – přestřelení NKP, následuje kolaps • v případě zásoby či obnovy zdrojů E a materiálů může po kolapsu populace opět následovat růst • v ekosystémech není časté, většinou přítomen limitující faktor Př.: nárůsty vodního květu sinic, populace lumíků… • platí také pro lidskou populaci, a to díky zvyšování NKP stále pokročilejšími technologiemi závislých na rostoucí spotřebě E, surovin = ofenzivní adaptace Nosná kapacita prostředí, růstové křivky populací Carrying capacity Potravní řetězce v ekosystémech I. Pastevně kořistnický • rostliny → konzumenti 1. řádu (býložravci) → konzumenti 2. řádu (masožravci a všežravci). • velikost těla se zvětšuje a početnost jedinců v populaci zmenšuje II. Detritový (rozkladačský) • odpadávání mrtvé biomasy (př. listy) → rozkládání rozkladači (př. žížaly) až k houbám a bakteriím (půda, voda) Potravinová pyramida • organizmus na vyšším stupni pyramidy se živí organizmem níže • udává se v početnosti k biomase, toku energie • směrem vzhůru - velké ztráty energií v řádech 1000 : 100 : 10 : 1 Potravní řetězce v ekosystémech I. Pastevně kořistnický • rostliny → konzumenti 1. řádu (býložravci) → konzumenti 2. řádu (masožravci a všežravci). • velikost těla se zvětšuje a početnost jedinců v populaci zmenšuje II. Detritový (rozkladačský) • odpadávání mrtvé biomasy (př. listy) → rozkládání rozkladači (př. žížaly) až k houbám a bakteriím (půda, voda) Vývoj ekosystémů sukcese – vývoj společenstva systematickým nahrazováním druhů • studované např. na lávových polích (primární x sekundární sukcese) lišejníky, mechy → jednoleté rostliny → víceleté rostliny → keře → stromy Kolonizační strategie • r-stratégové – typičtí pro ranná stádia sukcese - důraz na množství a mobilitu potomků; konkurenceschopnost upozaděna • K-stratégové – typičtí pro pozdní stádia ekosystémů - důraz na kvalitu a konkurenceschopnost potomků, často dlouhověcí Ekosystémy a lidský blahobyt Ekosystémy a lidský blahobyt Ekosystémy a lidský blahobyt Ekosystémy a lidský blahobyt Ekosystémy a lidský blahobyt Význam a služby ekosystémů • ekosystémy → produkční motory planety → život Rašeliniště Rašeliniště - pokrývají 3 % zemské souše - vážou 1/3 uhlíku vázaného suchozemským systémem - změna klimatu způsobuje i změny v těchto ekosystémech