BIOSFÉRA
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/m2
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 (1m2
) 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
555...111...111 DDDeeeššštttnnnýýý llleeesss nnnííízzzkkkýýýccchhh šššííířřřeeekkk
KKlliimmaa:: vlhké rovníkové klima, monzunové a pasátové pobřežní klima
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí::
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
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
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 km2
= 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
555...111...222 MMMooonnnzzzuuunnnooovvvýýý llleeesss
KKlliimmaa:: střídavě vlhké a suché tropické klima (střídání delší deštivé sezóny se suchou
a o něco chladnější sezónou)
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: 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
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
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)
555...111...333 SSSuuubbbtttrrrooopppiiiccckkkýýý vvvžžždddyyyzzzeeellleeennnýýý llleeesss
KKlliimmaa:: vlhké subtropické klima (mírná zima a dostatek srážek po celý rok)
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: JV Spojených států, J Čína, J Korea a J Japonsko
Strahler&Strahler obr. 8.21 s. 216
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
• tento typ lesa se objevuje ve dvou podobách:
 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
 Subtropický jehličnatý vždyzelený les
- výskyt pouze na JV Spojených států
- písčité půdy + opakující se požáry
- dominantním druhem dřevin = borovice
555...111...444 LLLiiissstttnnnaaatttýýý llleeesss ssstttřřřeeedddnnníííccchhh šššííířřřeeekkk
KKlliimmaa:: vlhké kontinentální klima
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: 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
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
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)
555...111...555 JJJeeehhhllliiičččnnnaaatttýýý llleeesss
KKlliimmaa:: klima boreálního lesa
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: 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
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
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
555...111...666 SSSkkkllleeerrrooofffyyytttnnnííí llleeesss
KKlliimmaa:: středomořské klima
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: Středomoří, Kalifornie, Chile, Kapská oblast v jižní Africe,
Austrálie
Strahler&Strahler obr. 8.28 s. 222
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
Strahler&Strahler obr. 8.29 a 8.30 s. 222 a 223
• rozlišují se tři vegetační formace slerofytního lesa:
 sklerofytní les – se zapojenou klenbou stromů
 sklerofytní řídkolesí – stromy pokrývají pouze 25 – 60% plochy
 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
KKlliimmaa:: tropické střídavě vlhké a suché klima; ostře vyhraněné období dešťů a sucha
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: 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
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
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
KKlliimmaa:: suché kontinentální klima, vlhké subtropické klima (Jižní Amerika)
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: Eurasie, Severní Amerika, Jižní Amerika (Uruguay,
Argentina), jižní Afrika (Vysoký Veld)
Strahler&Strahler obr. 8.33 s. 226-227
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
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:
 dlouho-stébelnaté stepi
 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
KKlliimmaa:: suché tropické a subtropické klima, mírné kontinentální klima (střední Asie)
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: pás pouští S Afriky a JZ Asie, střední Asie, jižní Afrika,
Severní Amerika, Jižní Amerika, Austrálie
Strahler&Strahler obr. 8.34 s. 226-227
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
• 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:
 polopoušť
 trnitá polopoušť
 suchá poušť
• fauna: hmyz + různé druhy hmyzožravých netopýrů a ptáků, hlodavci, plazi
(ještěrky)
5.5 Biom tundra
KKlliimmaa:: oblasti tundrového klimatu.
GGeeooggrraaffiicckkéé rroozzššíířřeenníí:: převážně na severní polokouli na sever od polární stromové
hranice
Strahler&Strahler obr. 7.34 s. 190
CChhaarraakktteerriissttiikkaa::
• 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:
 arktická tundra (keříčková, mechová a lišejníková tundra)
 horská tundra
 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