GLOBÁLNÍ EKOSYSTÉMY Literatura Strahler, A. – Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York, 575 s. Kapitola: Global Ecosystems, s. 197 - 235. Attenborough, D. (1990): Planeta žije. Panorama, Praha, 334 s. Duvigneaud, P. (1988): Ekologická syntéza. Academia, Praha, 414 s. Horník, S. (1986): Fyzická geografie II. SPN, Praha, 319 s. Kapitola: Biogeografie, s. 197 – 287. Jakrlová, J. – Pelikán, J. (1999): Ekologický slovník terminologický a výkladový. Fortuna, Praha, 144 s. 1. Úvod · biosféra = složka FG sféry; všechny živé organismy Země (rostliny + živočichové) Strahler&Strahler obr. P1 s. 7 · oživená vrstva = zahrnuje povrch souše, svrchní část oceánu do hloubky přibližně 100 m a přilehlé části atmosféry Strahler&Strahler obr. P2 s. 7 · biogeografie = věda zabývající se rozšířením, vývojem a změnami organismů a jejich společenstev v prostoru a čase; předmět studia: biosféra a zákonitosti její prostorové diferenciace · ekologie = věda která studuje vztahy (interakce) mezi organismy a jejich prostředím · ekosystém = celek tvořený živými organismy a prostředím ve kterém žijí; organismy jsou v ekosystému spojeny jednak mezi sebou navzájem a jednak s prostředím toky energie a látek · základní třídění ekosystémů: - akvatické (vodní) - terestrické (suchozemské) akvatické ekosystémy: a. marinní, b. sladkovodní marinní: a. otevřený oceán, b. brakické vody, c. korálové útesy. sladkovodní: a. jezera a rybníky, b. vodní toky, c. různé typy mokřadů (např. rašeliniště a slatiniště). terestrické ekosystémy: biomy · biom = oblast ve které je víceméně uniformní klima, půdy a vegetace; biomy se vymezují na základě charakteru vegetace základní typy biomů: 1. les 2. step 3. savana 4. poušť 5. tundra 2. Energetické toky v ekosystémech sluneční záření = zdroj energie pro biosféru 2.1 Potravní řetězce · fotosyntéza · autotrofní organismy – heterotrofní organismy · energetické toky v ekosystémech: nadzemní: herbivoři, karnivoři a omnivoři podzemní (půda): dekompozitoři · potravní řetězec, potravní síť = přenos energie ekosystémem přes posloupnost několika kroků či úrovní – primární producenti (zelené rostliny); konzumenti prvního, druhého a třetího řádu; dekompozitoři Strahler&Strahler obr. 8.1 s. 198 · respirace = ztráta energie podél potravního řetězce Strahler&Strahler obr. 8.2 s. 199 2.2 Biomasa, čistá primární produkce a klima · biomasa = hmota suché organické hmoty v ekosystému; jednotka: kg/m^2 nebo t/ha. · čistá primární produkce = množství využitelné energie vyprodukované v ekosystému rostlinami za jeden rok · faktory ovlivňující čistou primární produkci: - sluneční záření: a. intenzita, b. délka slunečního svitu (délka dne) - teplota (teplota vzduchu a půdy) - dostupnost vody Strahler&Strahler obr. 8.3 s. 200 · hodnoty produkce v klimatických pásmech vyjádřené hmotností uhlíku (kg) vyprodukovaného na jednotkové ploše (1m^2) za rok +--------------------------------------------------------------------------------------------+ |Produkce | Klimatické pásmo | |----------------------+---------------------------------------------------------------------| |nejvyšší (> 800) |vlhké rovníkové | |----------------------+---------------------------------------------------------------------| |velmi vysoká (600-800)|pobřežní monzunové a pasátové, tropické střídavě vlhké a suché | |----------------------+---------------------------------------------------------------------| |vysoká (400-600) |tropické střídavě vlhké a suché (JV Asie), vlhké subtropické, | | |oceánské západních pobřeží | |----------------------+---------------------------------------------------------------------| |střední (200-400) |středomořské, vlhké kontinentální | |----------------------+---------------------------------------------------------------------| |nízká (100-200 |suché tropické (semiaridní), suché mírné (semiaridní), boreálních | | |lesů | |----------------------+---------------------------------------------------------------------| |velmi nízká (0-100) |suché tropické (aridní), suché mírných šířek (aridní), boreálních | | |lesů, tundrové | +--------------------------------------------------------------------------------------------+ 3. Organismy a prostředí 3.1 Biotop · biotop = stanoviště; místo obývané určitým společenstvem organismů; charakterizován abiotickými a biotickými vlastnostmi prostředí Strahler&Strahler obr. 8.4 s. 201 3.2 Organismy a voda · xerofyty = rostliny adaptované na sucho · oblasti výskytu xerofytů: - místa s rychlým odtokem vody (např. skalní výchozy, …) - pouště - oblasti s výrazně suchou sezónou · adaptace xerofytů na sucho: - brání ztrátě vody z těla - vylepšená schopnost vodu získat - krátký životní cyklus · sklerofyty = rostliny s tvrdými, tlustými, kožovitými listy; středomořské klima · opadavá a vždyzelená vegetace · suchomilná zvířena = často podobné strategie jako rostliny 3.3 Organismy a teplota · teplota jako přímý (optimální teplota, teplotní limity) a nepřímý faktor · chladnější klima → méně druhů organismů · studeno-krevní a teplo-krevní živočichové · rozdílné adaptace studenokrevných a teplokrevných živočichů na chlad a horko · hybernace 3.4 Ostatní klimatické faktory · světlo jarní efeméry = byliny lesního podrostu které projdou svým životním cyklem brzy zjara, kdy na stromech ještě chybí listí fotoperioda = období denního světla; závislost na zeměpisné šířce a ročním období · vítr vlajkové stromy Strahler&Strahler obr. 8.37 s. 230 3.5 Ekologická sukcese · ekologická sukcese = proces vývoje ekosystému (vývojová řada) při kterém jedno společenstvo rostlin a živočichů nahrazuje druhé a který směřuje ke stabilnímu konečnému stavu · klimax = stabilní společenstvo rostlin a živočichů na konci sukcesní řady · disturbance = narušování ekosystému; a. přirozené, b. antropogenní · primární a sekundární sukcese – sekundární sukcese probíhá na místech kde již předtím existovala vegetace a je mnohem rychlejší než primární sukcese Strahler&Strahler obr. 8.10 s. 205 · pionýrské rostliny 4. Přirozená vegetace · přírodní vegetace = vegetace která se vyvíjí bez vlivu člověka · člověkem ovlivněná vegetace · zavlečené druhy = organismy které byly přeneseny člověkem z jejich domovských ekosystémů do cizího prostředí 4.1 Vegetační formace a životní formy rostlin · Raunkiaerův systém životních forem: - fanerofyty - chamaefyty - hemikroptofyty - geofyty - helofyty - hydrofyty - therofyty - epifity Horník a kol. obr. 3.6 s. 212 · jednoleté a vytrvalé rostliny · příklad vegetační formace: les – je tvořen několika vrstvami (patry) tvořenými různými životními formami Strahler&Strahler obr. 8.11 s. 207 5. Terestrické ekosystémy – biomy · pět základních typů biomů: les savana step poušť tundra Strahler&Strahler obr. 8.13 s. 208-209 · biomy lze dále dělit na menší jednotky podle typu vegetační formace; např. v rámci biomu les lze rozlišit šest hlavních vegetačních formací +--------------------------------------------------------------------------------------------+ |Biom |Vegetační formace | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | Les |Deštný les nízkých šířek | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Monzunový les | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Subtropický vždyzelený les |Listnatý (vavřínový) | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | | |Jehličnatý | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Listnatý les mírných šířek | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Jehličnatý les |Boreální | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | | |Pobřežní | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Sklerofytní les |Sklerofytní les | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | | |Sklerofytní řídkolesí| |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | | |Sklerofytní křoviny | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | Savana |Vlhká savana (člověkem podmíněná) | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Savanové řídkolesí (suchá savana) | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Trnitá savana | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Zaplavovaná savana (pantanal) | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Llanos | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Campos | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | Step |Dlouho-stébelnatá step | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Krátko-stébelnatá step | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | Poušť |Polopoušť | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Trnitá polopoušť | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Suchá poušť | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| |Tundra |Arktická tundra (keříčková, mechová a lišejníková) | | |------------------+---------------------------------------------------+---------------------| | |Horská tundra | | +--------------------------------------------------------------------------------------------+ 5.1 Biom les · v rámci biomu les lze rozlišit 6 vegetačních formací: deštný les nízkých šířek monzunový les subtropický vždyzelený les listnatý les mírných šířek jehličnatý (boreální) les sklerofylní les 5.1.1 Deštný les nízkých šířek Klima: vlhké rovníkové klima, monzunové a pasátové pobřežní klima Geografické rozšíření: rovníkové deštné lesy J Amerika: povodí Amazonky; Afrika: Konžská pánev a pobřeží Guinejského zálivu; Indomalajská oblast: Indonésie od Sumatry až po západní ostrovy Tichomoří tropické deštné lesy Pasátové oblasti: Filipíny, V pobřeží střední Ameriky, Karibská oblast, V pobřeží Madagaskaru, SV pobřeží Austrálie, V pobřeží Brazílie Monzunové oblasti: jihovýchodní Asie = Vietnam, Laos, JV Čína a Z pobřeží Indie a Myanmaru Strahler&Strahler obr. 8.18 s. 212-213 Charakteristika: Strahler&Strahler obr. 8.14 s. 210 · vnitřní struktura deštného lesa – tři patra (Strahler&Strahler obr. 8.15 s. 210, Horník a kol. obr. 3.22 s. 275) emergenty, chůdovité a deskovité kořeny · liány · epifyty · velká druhová diverzita → několika km^2 = až 3000 druhů dřevin · silný zástin půdy a spodních pater lesa · obrovská produkce biomasy, rychlá mineralizace opadu a recyklace živin, nízký obsah organických látek v půdě · horský deštný les · vysokohorský mlžný les · fauna: největší diverzita druhů v korunách stromů, málo velkých savců 5.1.2 Monzunový les Klima: střídavě vlhké a suché tropické klima (střídání delší deštivé sezóny se suchou a o něco chladnější sezónou) Geografické rozšíření: asijské monzunové oblasti – Indie, Myanmar, Thajsko a Kambodža; střední část jižní Afriky; střední a jižní Amerika (lemují deštné lesy) Strahler&Strahler obr. 8.20 s. 216 Charakteristika: Strahler&Strahler obr. 8.19 s. 213 · stromy shazují listí během období sucha · nemají spojitý zápoj stromů → více prosvětlené, lépe vyvinutá spodní patra než v deštném lese · stromy nižší než v deštném lese; druhová rozmanitost rovněž menší (cca 30 – 40 druhů dřevin/ha) 5.1.3 Subtropický vždyzelený les Klima: vlhké subtropické klima (mírná zima a dostatek srážek po celý rok) Geografické rozšíření: JV Spojených států, J Čína, J Korea a J Japonsko Strahler&Strahler obr. 8.21 s. 216 Charakteristika: · tento typ lesa se objevuje ve dvou podobách: O/ Subtropický listnatý vždyzelený les - některé stromy mají kožovité listy, les je rozvolněný → dobře vyvinutá spodní patra - druhová skladba: neopadavé duby, vavříny (vavřínové lesy) a magnólie; ve spodních patrech = stromovité kapradiny, malé palmy, bambus, hojné liány a epifyty - dlouho zemědělsky využívané oblasti – přírodní vegetace většinou chybí O/ Subtropický jehličnatý vždyzelený les - výskyt pouze na JV Spojených států - písčité půdy + opakující se požáry - dominantním druhem dřevin = borovice 5.1.4 Listnatý les středních šířek Klima: vlhké kontinentální klima Geografické rozšíření: takřka výhradně na severní polokouli - V část Severní Ameriky, Z Evropa, V Asie; malá oblast listnatého lesa rovněž v Patagonii Strahler&Strahler obr. 8.23 s. 218-219 Charakteristika: Strahler&Strahler obr. 8.24 s. 218 · stromy kompletně shazují listí v zimě · silný zástin půdy → synuzie podrostu je poměrně slabě vyvinutá – jarní efeméry · druhová skladba: dub, buk, bříza, ořešák, líska, javor, jilm a jasan; listnáče obvykle doprovázeny i některými jehličnany (jedle, smrk) · fauna: nejoživenější je přízemní vrstva (příznivé vláhové a teplotní podmínky) – největší počet jedinců i druhů = hrabaví živočichové, větší býložraví savci, predátoři, hojná ptačí fauna, málo je omnivorů (medvěd) 5.1.5 Jehličnatý les Klima: klima boreálního lesa Geografické rozšíření: oblasti vysokých zeměpisných šířek – široký cirkumpolární pás v Eurasii a Severní Americe; nejdále k jihu sestupuje v horských oblastech – v Evropě se jehličnaté lesy vyskytují ve všech pohořích, v Severní Americe sestupují k jihu podél Kordiller Strahler&Strahler obr. 8.25 s. 220-221 Charakteristika: Strahler&Strahler obr. 8.24 s. 218 = lesotundra · malá druhová diverzita dřevin – velké plochy se skládají pouze z jednoho nebo dvou druhů stromů · boreální lesy Severní Ameriky, Evropy a západní Sibiře jsou tvořeny převážně smrkem a jedlí, ve středu severní Sibiře a ve východní Sibiři modřínem · tmavá (smrková) tajga · modřínová tajga · borová tajga · horská tajga · na severu přechod do lesotundry · pobřežní jehličnatý les: vyskytuje se pouze podél Z pobřeží Severní Ameriky v úzkém pásu od severní Kalifornie po jih Aljašky; klima se vyznačuje silnými orograficky zesílenými srážkami a mírnými teplotami → existence nejhustších jehličnatých lesů na světě s největšími stromy světa · fauna: podobní zástupci živočišného světa v Severní Americe i v Eurasii –medvěd hnědý, vlk, liška, kuna, norek, rosomák, los, jelen, bobr, v zimě sobi, celá řada ptačích druhů: tetřev hlušec, tetřívek obecný, ořešník kropenatý, jeřábek lesní, v létě tažné druhy 5.1.6 Sklerofytní les Klima: středomořské klima Geografické rozšíření: Středomoří, Kalifornie, Chile, Kapská oblast v jižní Africe, Austrálie Strahler&Strahler obr. 8.28 s. 222 Charakteristika: Strahler&Strahler obr. 8.29 a 8.30 s. 222 a 223 · rozlišují se tři vegetační formace slerofytního lesa: O/ sklerofytní les – se zapojenou klenbou stromů O/ sklerofytní řídkolesí – stromy pokrývají pouze 25 – 60% plochy O/ sklerofytní křoviny – křoviny pokrývají zhruba 1/2 povrchu · stromy a keře jsou adaptovány na letní horka malými, tvrdými, kožovitými, tlustými listy bránícími ztrátě vody transpirací · Středomoří:korkový dub, dub cesmínový, borovice, olivy; dnes většinou náhradní křovinaté formace = macchie · Kalifornie: pobřežní horské hřbety – různé druhy dubů; jižněji se vyskytují přirozené sklerofytní křoviny = chaparral 5.2 Biom savana Klima: tropické střídavě vlhké a suché klima; ostře vyhraněné období dešťů a sucha Geografické rozšíření: často podél oblastí rovníkového deštného lesa; Afrika, Jižní Amerika, v menší míře Indický subkontinent a Z část Madagaskaru Strahler&Strahler obr. 8.20 s. 216-217 Charakteristika: Strahler&Strahler obr. 7.13 s. 171 · podstatu savany tvoří rostlinné skupiny s odlišnými ekologickými nároky – dřeviny a traviny · přírodní savany – pouze určité klimatické a edafické podmínky (1. půda: kamenitá nebo extrémně chudá na živiny, 2. klima: pouze 300 – 600 mm srážek, 3. stagnující podzemní nebo povrchová voda) – jinak se jedná o antropogenně podmíněnou savanu · důležitý faktor ekologie savany = požáry → zvýhodnění trav na úkor dřevin · galeriové lesy = lesy vázané na vyšší hladinu podzemní vody podél vodních toků · Afrika Vlhká savana (člověkem podmíněná – mýcení + vypalování lesa) Savanové řídkolesí (suchá savana) Trnitá savana · Jižní Amerika Zaplavovaná savana (pantanal) Llanos Campos · fauna: vzhledem k deštným lesům podstatně větší druhová diverzita (hlavně savci); optimální podmínky pro život herbivorů (schopnost rychlého běhu), predátoři, mravenci a termiti, plazi (ještěrky a hadi [jedovatí]), ptáci (běžci a kurovití, letci: supi a orli) 5.3 Biom step Klima: suché kontinentální klima, vlhké subtropické klima (Jižní Amerika) Geografické rozšíření: Eurasie, Severní Amerika, Jižní Amerika (Uruguay, Argentina), jižní Afrika (Vysoký Veld) Strahler&Strahler obr. 8.33 s. 226-227 Charakteristika: Strahler&Strahler obr. 8.31 a 8.32 s. 224 a 225 · půdy = hluboké, humózní a velmi úrodné → stepi přeměněny na ornou půdu, světové obilnice · v rámci stepí se rozlišují dvě hlavní vegetační formace: O/ dlouho-stébelnaté stepi O/ krátko-stébelnaté stepi · Dlouho-stébelnaté stepi - sušší oblasti vlhkého kontinentálního klimatu (léto s dostatkem půdní vody) - především tráva s dlouhými stonky společně s širokolistými bylinami Východoevropské stepi: dvě klidová období (zima a léto) + dvě období vegetačního rozvoje; trávy s xeromorfně stavěnými listy a mohutně vyvinutým kořenovým systémem (kavyly a kostřavy); na S na kontaktu s listnatým lesem se vyvinula přechodná lesostepní zóna; antropogenně podmíněná step = maďarská pusta (vznik z lesostepi); J Morava (Pavlovské vrchy) = stepní bezlesí. Severoamerické stepi (prérie): obecně stepi S Americe – vnitrozemí USA a J Kanada; teploty ubývají od jihu k severu, srážky klesají od východu k západu → od východu k západu S – J protažené pásy: lesostep, dlouho-stébelnatá prérie, smíšená prérie a krátko-stébelnatá prérie dlouho-stébelnaté prérie – od pobřeží Mexického až do kanadského Saskatchewanu = tzv. pravé prérie; srážkové úhrny vysoké (600 – 1000 mm) – důvodem absence stromů = vysoké traviny vítězí v konkurenčním boji s dřevinami + časté požáry + silné vypásání stády velkých kopytníků; tráva až 2 m vysoká (vousatka) a řada druhů širokolistých bylin; smíšené prérie – více se uplatňují nízké traviny na úkor vysokých travin a bylin. Jihoamerické stepi (pampy): vlhké subtropické klima s mírnou zimou a dostatečnými srážkami (800 – 1000 mm); bezlesost pampy nejasná: buď antropogenními vlivy (zakládání požárů) nebo přirozené faktory (opakující se sucha, fyziologicky suché jílovité půdy). · Krátko-stébelnaté stepi - dvě fáze vegetačního rozvoje a dvě fáze klidu - trávy s krátkými stonky rostoucí v ostrůvcích a trsech, vyskytují se holé plochy bez vegetace Středoasijské stepi: extrémně kontinentální klima s dlouhým obdobím zimního klidu (září – květen); zima bez sněhu → suchá jara, rozvoj vegetace až v červnu až srpnu. Severoamerické stepi: pás podél východního úpatí Skalnatých hor; silně suché klima (300 – 450 mm srážek); nízká „bizoní“ tráva a tráva „grama“. · fauna: dobře pohybliví, býložraví, stádoví kopytníci; hlodavci; šelmy a draví ptáci; stepní adaptace = schopnost rychlého běhu a skákání, hrabání nor 5.4 Biom poušť Klima: suché tropické a subtropické klima, mírné kontinentální klima (střední Asie) Geografické rozšíření: pás pouští S Afriky a JZ Asie, střední Asie, jižní Afrika, Severní Amerika, Jižní Amerika, Austrálie Strahler&Strahler obr. 8.34 s. 226-227 Charakteristika: · vysoké letní teploty, velké výkyvy teplot (až 50°C během jednoho dne), silná insolace a malá vlhkost vzduchu · rostlinstvo zahrnuje dvě skupiny: 1. efemerní druhy (therofyty, geofyty) 2. xerofyty (sukulenty + sklerofyty) rostliny adaptované na vysoké koncentrace solí v půdě = halofyty · dílčí vegetační formace: O/ polopoušť O/ trnitá polopoušť O/ suchá poušť · fauna: hmyz + různé druhy hmyzožravých netopýrů a ptáků, hlodavci, plazi (ještěrky) 5.5 Biom tundra Klima: oblasti tundrového klimatu. Geografické rozšíření: převážně na severní polokouli na sever od polární stromové hranice Strahler&Strahler obr. 7.34 s. 190 Charakteristika: · chladné klima – nejteplejší měsíc nemá průměrnou teplotu vyšší než 10°C, krátké vegetační období (2 – 3 měsíce), v létě dlouhá fotoperioda → podporuje fosyntetickou aktivitu · trvale zmrzlá půda (permafrost) – v létě taje svrchní vrstva, hlubší partie půdy zůstávají zmrzlé, takže tavná voda se nemůže vsáknout → krajina má v létě bažinatý ráz · hromadění surové organické hmoty · silné působení mrazu na půdu + silné zimní větry → zakrslé dřeviny (vrby a břízy) · vegetační formace tundry: O/ arktická tundra (keříčková, mechová a lišejníková tundra) O/ horská tundra O/ lesotundra · fauna: diverzita druhů malá, ale velký počet jedinců v populaci; sob, pižmoň severní, zajíc bělák, polární liška (pesec), hranostaj, vlk, lední medvěd, ptáci: sovice sněžná, bělokur sněžný a rousný; adaptace tundry = ptáci i savci získávají v zimě bílé zbarvení; bodavý hmyz (komáři a muchničky) 5.6 Výšková stupňovitost vegetace · s rostoucí nadmořskou výškou klesá teplota a rostou srážky → změny vegetace s nadmořskou výškou = výšková stupňovitost Strahler&Strahler obr. 8.38 s. 231 5.7 Klimatické gradienty a charakter vegetace · se změnou zeměpisné šířky a délky se mění i klima → změny vegetace se zeměpisnou šířkou a délkou = horizontální zonalita vegetace (šířková pásmovitost, meridionální pásmovitost) Strahler&Strahler obr. 8.39 s. 232