Ekologie společenstev a makroekologie
Přednáší: Milan Chytrý, Ústav botaniky a zoologie,
Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity
Podzim 2023
1. Úvod
Ekologie společenstev a makroekologie
Přednáší: Milan Chytrý, Ústav botaniky a zoologie,
Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity
Podzim 2023
1. Úvod
Širší definice: Soubor koexistujících populací různých druhů
vyskytujících se na jednom místě
Společenstvo
(cenóza, coenosis, community)
Užší definice: Soubor koexistujících populací různých druhů
vyskytujících se na jednom místě, mezi nimiž existují interakce
(společenstvo bez interakcí = assemblage)
Společenstvo
(cenóza, coenosis, community)
predace, konkurence konkurence
Společenstvo
(cenóza, coenosis, community)
Interakce?
V praxi je téměř nemožné studovat celé společenstvo všech
organismů kvůli nedostatečné znalosti taxonomie některých skupin
• Taxocenóza (taxocene, taxocoenosis) – soubor taxonomicky
příbuzných druhů (např. mechorosty, cévnaté rostliny, ptáci,
dvojkřídlí; také zoocenóza vs. fytocenóza)
• Gilda (guild) – soubor druhů využívajících podobným způsobem
podobné zdroje (např. granivorní gilda určitého území může
zahrnovat ptáky, hlodavce a hmyz, kteří se živí semeny)
• Trofická úroveň (trophic level) – soubor druhů využívajících
energii stejným způsobem (např. primární producenti, herbivoři,
karnivoři (i více úrovní), dekompozitoři)
Vymezení společenstva
• Přirozené hranice
(jezero nebo rybník, rozkládající se plod nebo mrtvola)
• Arbitrárně vymezená část území
• Vybraný biotop v určitém území
(listnatý les, slanisko, korálový útes)
• Dominance určitých druhů
(hlavně u rostlinných společenstev: bukový les, ovsíková louka)
• Druhové složení
(statisticky definované shluky
z numerické klasifikace nebo
ordinace)
Ohraničení společenstva
Ekosystém zahrnuje společenstvo (různé
taxocenózy) a jeho abiotické prostředí
Ekosystémová ekologie
(ecosystem ecology)
• zpravidla studuje celá společenstva nebo jejich
velké části, ale ignoruje detaily populační
dynamiky většiny druhů a slučuje množství druhů
do širokých skupin (zpravidla do trofických úrovní)
• zaměřuje se na studium toků látek a energií
(např. uhlík, dusík, fosfor, voda)
• prodělala velký rozvoj v 60.–70. létech
(IBP – International Biological
Programme: 1964–1974)
• dnes nový výzkum v souvislosti se
studiem globálních změn prostředí
(např. sekvestrace uhlíku)
Společenstvo vs. ekosystém
první vyd. 1953, česky 1977
Základní přehled ekologie společenstev
Učebnice Begon, Harper & Townsend (od r. 1986)
• porozumět vzniku diverzity a struktury lokálních společenstev,
mechanismům jejího udržování a jejich důsledkům pro funkci
ekosystémů
• diverzita a struktura zahrnuje
• druhové složení (species composition)
• počet druhů, druhové bohatství (number of species, species richness)
• rozložení relativních abundancí druhů – ekvitabilita (evenness)
• indexy diverzity – kombinují druhové bohatství a ekvitabilitu
• fylogenetická struktura a diverzita
Cíle ekologie společenstev
0
2
4
6
8
10
12
10 druhů, 20 jedinců:
Minimální ekvitabilita
0
2
4
6
8
10
12
10 druhů, 20 jedinců:
Maximální ekvitabilita
druhy druhy
abudndance
lokální
společenstvo
regionální biota
(druhový zásobník, species pool)
evoluce,
speciace
historické vlivy
(např. vymírání, změny areálů druhů)
šíření (dispersal)
výběr stanovištěm (habitat selection)
mezidruhové interakce (interspecific interactions)
filtr 1
filtr 2
filtr 3
konkurence mutualismus
predace komenzalismus
parazitismus
makroekologie
ekologiespolečenstev
Ekologie společenstev vs. makroekologie
• porozumět procesům, které určují abundanci a rozšíření druhů na
velkých prostorových a časových škálách
• najít základní obecné principy, které určují diverzitu organismů na
Zemi
• „makro-“ se vztahuje k velkém prostorovému nebo časovému
rozsahu studovaných jevů a také k velkému počtu ekologických
jednotek jednoho typu (např. jedinců v rámci druhu, druhů v rámci
společenstva)
• makroekologie studuje současně vlastnosti velkých celků (např.
velkých souborů druhů) i jejich jednotlivých částí (jednotlivých
druhů) – rozdíl proti tradičnímu dělení ekologie na holistickou a
redukcionistickou
• makroekologie může zřídka použít experimenty (jsou
neproveditelné z technických nebo etických důvodů) – proto je
obtížné rozhodnout, která z alternativních hypotéz je správná
• proto většinou spoléhá na observační data nebo „přírodní
experimenty“ a statistické modely
Cíle makroekologie
Koexistují spolu a prolínají se
Makroekologie
• vychází z tradic ekologie
• důraz na vysvětlení příčin
vzniku biologických struktur
ve velkém měřítku
Biogeografie
• vychází z tradic geografie
• důraz na popis struktur a
tvorbu map
Makroekologie vs. biogeografie
Předchůdci makroekologie
• Tradiční ekologie studovala společenstva na malých prostorových a
časových škálách (snáze se provádějí experimenty)
• Olof Arrhenius (1921) – species-area křivky
Vývoj makroekologie
Předchůdci makroekologie
• Frank W. Preston (1948, 1960) – rozložení relativních abundancí druhů
• Carrington B. Williams (1964) – kniha Patterns in the balance of nature
and related problems in quantitative ecology
• Robert MacArthur & Edward O. Wilson (1963, 1967) – teorie ostrovní
biogeografie (znamenala velký obrat pozornosti ekologů k procesům na
velkých škálách)
• v 70.–80. letech znovu příklon ke studiím
v malých měřítkách; důvody:
• technologická omezení (nedokonalé počítače,
neexistence větších databází biologických dat)
• úspěch experimentálních studií na malých
škálách
• patrně i předčasné úmrtí R. MacArthura (1972)
Vývoj makroekologie
Robert MacArthur
(1930–1972)
Současná makroekologie
• rozvoj díky dostupnosti počítačů a elektronických biologických databází
• James H. Brown & Brian A. Maurer (1989) – zavedli termín
macroecology v článku Macroecology: the division of food and space
among species on continents (Science 243: 1145–1150)
Vývoj makroekologie
• Robert E. Ricklefs & Dolph Schluter (1993) – editovaná kniha Species
diversity in ecological communities: historical and geographical
perspectives – obrat pozornosti k procesům na velkých škálách
• James H. Brown (1995) – kniha Macroecology
• Michael L. Rosenzweig (1995) – kniha Species diversity in space and
time – přehledná syntéza dosavadních poznatků
• Kevin J. Gaston & Tim M. Blackburn (2000) – kniha Pattern and Process
in Macroecology
• Stephen P. Hubbell (2001) – kniha The Unified Neutral Theory of
Biodiversity and Biogeography
• časopisy Global Ecology and Biogeography a Ecography
• International Biogeography Society (založena 2001, biogeography.org)
Vývoj makroekologie